WO2012093596A1 - 二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法 - Google Patents

二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法 Download PDF

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voltage
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blind
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浩一 横山
悦藏 佐藤
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古河電気工業株式会社
古河As株式会社
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    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J7/342The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
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    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389Measuring internal impedance, internal conductance or related variables

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery state detection device and a secondary battery state detection method.
  • OCV Open Circuit Voltage
  • the charge state there is a proportional relationship between the open-circuit voltage (OCV: Open Circuit Voltage) and the charge state. Can be estimated.
  • OCV Open Circuit Voltage
  • power is supplied from the secondary battery to each load when the engine is started, and power is supplied from the alternator to the secondary battery, and charging and discharging are repeatedly generated.
  • the storage battery after charging / discharging is affected by the formation and annihilation reactions of ions on the electrode plate surface due to electrochemical reactions and the movement of ions due to electrolyte diffusion and convection. The proportional relationship of the state of charge will not be established.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for accurately estimating an open circuit voltage and a charged state even after charging and discharging.
  • the cable of the terminal of the secondary battery of the faulty car and the terminal of the secondary battery of the rescue car is used as an emergency measure when the remaining capacity of the secondary battery is insufficient and it becomes difficult to start the engine.
  • a so-called “jump start” is performed in which the engine is started by being directly connected to the vehicle and receiving power from the rescue vehicle.
  • the present invention makes it possible to accurately detect the state of the secondary battery and detect the occurrence of blind charge and blind discharge even when irregular charging / discharging that bypasses the current sensor is performed. It is an object of the present invention to provide a secondary battery state detection device and a secondary battery state detection method that can be performed.
  • the present invention provides a secondary battery state detection device that detects a state of a secondary battery mounted on a vehicle, a current detection unit that detects a current flowing in the secondary battery, and A voltage detection means for detecting the voltage of the secondary battery, and an external device is directly connected to the terminal of the secondary battery, and the secondary battery is charged or discharged without going through the current detection means. And determining means for determining whether or not such irregular charging / discharging has occurred based on the current value detected by the current detecting means and the voltage detecting means and a change in the voltage value. . According to such a configuration, it is possible to accurately detect the state of the secondary battery, and it is possible to detect the occurrence of blind charge and blind discharge.
  • the determination means may use a cable to connect the secondary batteries of the host vehicle and the other vehicle to each other in order to relieve the secondary battery of the host vehicle or the other vehicle.
  • a blind charge as non-regular charge that is charged without going through the current detection means has occurred, or without going through the current detection means It is characterized in that it is determined whether a blind discharge as an irregular discharge to be discharged has occurred based on a magnitude relationship between a current value detected by the current detection means and the voltage detection means and a change in voltage value. According to such a configuration, it is possible to detect the occurrence of blind charge and blind discharge.
  • the state of the secondary battery is detected by referring to the current value and voltage value detected by the current detection means and the voltage detection means, and the determination result of the determination means. It has a state detection means to do. According to such a configuration, it is possible to accurately detect the state of the secondary battery in consideration of irregular charging / discharging.
  • the state detection means measures when the irregular charging / discharging has occurred.
  • the impedance value of the secondary battery is discarded. According to such a configuration, it is possible to prevent erroneous state detection by discarding the impedance of the secondary battery including an error.
  • the occurrence of the irregular charging / discharging is notified to another device. It is characterized by that. According to such a configuration, it is possible to notify the other device that it is under a special situation by notifying the other device of the occurrence of irregular charging / discharging.
  • the determination unit may set ⁇ I as a change in current detected by the current detection unit, ⁇ V as a change in voltage detected by the voltage detection unit, and
  • ⁇ I as a change in current detected by the current detection unit
  • ⁇ V as a change in voltage detected by the voltage detection unit
  • blind charge or blind discharge is determined according to the sign of the value obtained by ⁇ V ⁇ I ⁇ Z. According to such a configuration, it is possible to accurately detect the occurrence of blind charge and blind discharge.
  • the determination means has threshold values respectively corresponding to a positive value or a negative value obtained by ⁇ V ⁇ I ⁇ Z, and is based on a comparison with the threshold value. Then, it is determined that a blind charge or a blind discharge has occurred. According to such a configuration, it is possible to accurately detect the occurrence of blind charge and blind discharge without being affected by noise or the like.
  • the determination means may determine whether the value obtained by ⁇ V ⁇ I ⁇ Z exceeds the positive or negative threshold value among the voltages and currents to be determined.
  • the voltage and current measured before in time are fixed as reference values, ⁇ V and ⁇ I are obtained from the reference value and the latest voltage and current, and the value obtained by ⁇ V ⁇ I ⁇ Z continues for a certain period.
  • the positive or negative threshold is exceeded, it is determined that the blind charge or blind discharge has occurred. According to such a configuration, it is possible to accurately detect the occurrence of blind charge and blind discharge without being affected by noise or the like.
  • the determination unit determines the blind charge only when the engine of the host vehicle is stopped. According to such a configuration, when the engine is operating, the secondary battery is not raised. Therefore, by stopping the determination, the processing load can be reduced, and an erroneous determination is made. Can be prevented.
  • the determination unit determines that the blind charge has occurred
  • the determination of the blind discharge is performed until the engine of the host vehicle is stopped. It is characterized by not performing. According to such a configuration, after receiving a jump start, it is extremely rare for a vehicle that has run out of battery to perform a jump start with respect to another vehicle, so by stopping such a determination, The processing load can be reduced, and erroneous determination can be prevented.
  • the determination means determines that the blind discharge has occurred, the blind charge is generated when the voltage rises more than before the change. It is characterized in that the judgment is corrected when it is done. According to such a configuration, when the own vehicle is a malfunctioning vehicle, when another vehicle connects the secondary batteries and starts the engine while the engine is stopped, a blind discharge is generated due to a temporarily flowing current. Even if it is erroneously determined that the determination has been made, the determination can be corrected.
  • another invention includes a state detection unit that estimates the state of the secondary battery in consideration of a change amount of a polarization phenomenon or a stratification phenomenon caused by the blind charge or blind discharge.
  • the secondary battery state detection method for detecting the state of the secondary battery mounted on the vehicle with reference to the detection results of the current detection means and the voltage detection means, an external device is connected to the terminal of the secondary battery. Is connected directly, and the secondary battery is charged or discharged without going through the current detection means, the non-regularity based on the current and voltage changes by the current detection means and the voltage detection means. And a determination step for determining whether or not charging / discharging has occurred. According to such a method, the state of the secondary battery can be accurately detected, and the occurrence of blind charge and blind discharge can be detected.
  • the present invention accurately detects the state of the secondary battery and detects the occurrence of blind charge and blind discharge even when irregular charging / discharging that bypasses the current sensor is performed. It is possible to provide a secondary battery state detection device and a secondary battery state detection method that can be used.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structural example of the startability determination apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the detailed structural example of the control part of FIG. It is a figure which shows the change of the voltage of a secondary battery by the influence of stratification and polarization. It is a figure which shows the relationship between stratification and charge polarization, and an actual capacity
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a power supply system of a vehicle having a secondary battery state detection device according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery state detection device 1 includes a control unit 10, a voltage sensor 11, a current sensor 12, a temperature sensor 13, and a discharge circuit 15 as main components, and detects the state of the secondary battery 14.
  • the control unit 10 refers to outputs from the voltage sensor 11, the current sensor 12, and the temperature sensor 13 to detect the state of the secondary battery 14.
  • the voltage sensor 11 detects the terminal voltage of the secondary battery 14 and notifies the control unit 10 of it.
  • the current sensor 12 detects the current flowing through the secondary battery 14 and notifies the control unit 10 of the current.
  • the temperature sensor 13 detects the secondary battery 14 itself or the surrounding environmental temperature, and notifies the control unit 10 of it.
  • the discharge circuit 15 is configured by, for example, a semiconductor switch and a resistance element connected in series, and the secondary battery 14 is intermittently discharged when the control unit 10 performs on / off control of the semiconductor switch.
  • the secondary battery 14 is constituted by, for example, a so-called liquid lead-acid battery using lead dioxide for the positive electrode (anode plate), spongy lead for the negative electrode (cathode plate), and dilute sulfuric acid as the electrolyte, and is charged by the alternator 16. Then, the starter motor 18 is driven to start the engine, and power is supplied to the load 19. The alternator 16 is driven by the engine 17 to generate AC power, convert it into DC power by a rectifier circuit, and charge the secondary battery 14.
  • the engine 17 is composed of, for example, a reciprocating engine such as a gasoline engine and a diesel engine, or a rotary engine, and is started by a starter motor 18 to drive driving wheels via a transmission to provide propulsive force to the vehicle. Drive to generate power.
  • the starter motor 18 is constituted by, for example, a DC motor, generates a rotational force by the electric power supplied from the secondary battery 14, and starts the engine 17.
  • the load 19 is configured by, for example, an electric steering motor, a defogger, an ignition coil, a car audio, a car navigation, and the like, and operates with electric power from the secondary battery 14.
  • FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration example of the control unit 10 shown in FIG.
  • the control unit 10 includes a central processing unit (CPU) 10a, a read only memory (ROM) 10b, a random access memory (RAM) 10c, a communication unit 10d, a display unit 10e, and an interface (I / F). 10f.
  • the CPU 10a controls each unit based on the program 10ba stored in the ROM 10b.
  • the ROM 10b is configured by a semiconductor memory or the like, and stores a program 10ba or the like.
  • the RAM 10c is configured by a semiconductor memory or the like, and stores a parameter 10ca generated when the program 10ba is executed.
  • the communication unit 10d is connected to another device (for example, an ECU (Engine Control Unit) not shown) via a communication line, and exchanges information with another device.
  • the display unit 10e is configured by, for example, a liquid crystal display that displays information supplied from the CPU 10a.
  • the I / F 10 f converts the signals supplied from the voltage sensor 11, the current sensor 12, and the temperature sensor 13 into digital signals and takes them in, and supplies a driving current to the discharge circuit 15 to control it.
  • the polarization phenomenon includes charge polarization that occurs during charging and discharge polarization that occurs during discharge.
  • the charge polarization phenomenon refers to a phenomenon in which the ion density on the electrode surface increases due to a delay in the electrochemical reaction on the electrode surface of the secondary battery 14 during charging, and the output voltage of the secondary battery 14 increases.
  • the discharge polarization phenomenon is a phenomenon in which the ion density is reduced on the electrode surface during discharge and the output voltage of the secondary battery 14 is lowered.
  • the stratification phenomenon is a phenomenon in which the output voltage changes due to a difference in specific gravity between the upper part and the lower part of the electrolyte during discharging or charging.
  • the upper part in the vertical direction of the electrode is preferentially discharged at the initial stage of discharge, so that the specific gravity of the upper part of the electrolyte is lower than that of the lower part.
  • lead sulfate generated by discharge changes to metallic lead and sulfuric acid, so that high-concentration sulfuric acid is released into the electrolytic solution. Therefore, the released sulfuric acid settles toward the lower part, and stratification occurs where a specific gravity difference occurs between the upper part and the lower part of the electrolytic solution.
  • FIG. 3 shows the relationship between the polarization phenomenon and the stratification phenomenon and the voltage.
  • the stratification phenomenon and the charge polarization phenomenon affect the direction in which the voltage of the secondary battery 14 becomes higher than the open circuit voltage, and the influence decreases with time.
  • the discharge polarization phenomenon affects the direction in which the voltage of the secondary battery 14 becomes lower than the open circuit voltage, and the influence decreases with time.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the open circuit voltage, stratification, and charge polarization.
  • the voltage measured as the apparent voltage of the secondary battery 14 includes an increase in voltage due to stratification and charge polarization.
  • the increase in voltage due to stratification and charge polarization decreases with the passage of time, so after a predetermined time has elapsed, as shown on the right side of FIG. 4, compared to the left side of FIG. The part of stratification and charge polarization is reduced.
  • FIG. 5 shows voltage changes while the secondary battery 14 is running and when the vehicle is at rest.
  • the voltage of the secondary battery 14 is maintained at about 14 V during traveling, but the voltage decreases with time and approaches the open circuit voltage while the vehicle is at rest.
  • the voltage change due to stratification and polarization is merely an apparent voltage increase, and is independent of the dischargeable capacity of the secondary battery 14. Therefore, when the open circuit voltage and the charge rate of the secondary battery 14 are determined based on the apparent voltage including the stratification and the charge polarization, a value larger than the actual open circuit voltage or the charge rate is obtained. Therefore, in order to eliminate the influence of stratification and polarization and to obtain an accurate open-circuit voltage and charging rate, the polarization amount and stratification amount are estimated from the integrated value of the charge / discharge current flowing through the secondary battery 14, and are estimated. Based on the amount of polarization and the amount of stratification, the open circuit voltage indicating the actual capacity in FIG. 4 has been conventionally obtained. For example, Patent Document 2 discloses a specific method.
  • the secondary battery 14 rises (when the charge amount decreases and the engine cannot be started), the secondary battery of another vehicle and the secondary battery 14 of the failed vehicle are directly connected by a connection cable.
  • a so-called “jump start” is performed in which the engine 17 is started by receiving power from a secondary battery of another vehicle.
  • the current flowing between the two secondary batteries is not detected by the current sensor 12. For this reason, an error occurs in the integrated value of the charge / discharge current flowing through the secondary battery 14 described above, and therefore the estimated values of the polarization amount and the stratification amount include errors.
  • whether or not jump start is executed is detected from changes in current and voltage flowing through the secondary battery 14 as described later.
  • a jump start occurrence flag is set and other devices (for example, an ECU (not shown)) connected to the communication unit 10d of the secondary battery state detection device 1 are set. Notifies that a jump start has occurred.
  • the value of the correction coefficient for eliminating the influence of stratification and polarization is adjusted based on the open circuit voltage OCV1 obtained from the current integration and the OCV2 obtained from the voltage transition. Further, the internal resistance of the secondary battery 14 obtained at the time of jump start is discarded because it is not accurate because current is exchanged with other secondary batteries.
  • blind charge that is a charge that is not detected by the current sensor 12 occurs on the failed vehicle side
  • blind discharge that is a discharge that is not detected by the current sensor 12 occurs on the rescue vehicle side.
  • a blind charge or a blind discharge is determined from changes in current and voltage flowing through the secondary battery 14 as described later. And when it determines with these having generate
  • the internal resistance of the secondary battery 14 obtained at the time of jump start is discarded because it is not accurate because current is exchanged with other secondary batteries.
  • the occurrence of such occurrence is notified to other devices, and for example, it is operated in an operation mode that is different from usual (suppressing power consumption).
  • power consumption can be reduced.
  • the actual capacity can be accurately known by adjusting the value of the correction coefficient for eliminating the effects of stratification and polarization.
  • discarding the internal resistance of the secondary battery 14 it is possible to prevent an erroneous determination based on an inaccurate parameter.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the flow of processing executed in the control unit 10 shown in FIG. 2 in order to detect that irregular charging / discharging such as jump start has been executed. Note that the processing shown in FIG. 6 is executed, for example, in a cycle of 10 ms during traveling of a vehicle in which fluctuations in current and voltage are severe, and is executed, for example, in a cycle of 1 s when these fluctuations are moderately stopped. . When the processing of the flowchart shown in FIG. 6 is started, the following steps are executed.
  • step S1 the CPU 10a refers to the output of the current sensor 12, and acquires the current value I1 at that time.
  • step S2 the CPU 10a obtains the current value I2 obtained by the previous process (stored in the RAM 10c by the process of step S9 described later) from the parameter 10ca of the RAM 10c, and the current value I1 obtained in step S1.
  • step S3 the CPU 10a refers to the output of the voltage sensor 11 and acquires the voltage value V1 at that time.
  • step S5 the CPU 10a acquires the static impedance Z that is measured while the vehicle is stopped and stored as the parameter 10ca in the RAM 10c.
  • the static impedance Z refers to the internal impedance of the secondary battery 14 measured in a state where the secondary battery 14 is electrically balanced. This static impedance is measured from changes in current and voltage at the time when pulse discharge is performed at a predetermined cycle by the discharge circuit 15 while the vehicle is stopped.
  • the cranking resistance described later is a resistance obtained from a current and a voltage detected when the engine 17 is started by the starter motor 18 (when a large current flows). This is referred to as static impedance.
  • step S6 the CPU 10a calculates D based on the following equation (1).
  • step S7 the CPU 10a determines whether or not the absolute value
  • the threshold value Th may be a value that can detect a change in ⁇ V ⁇ Z ⁇ ⁇ I shown in FIGS. 7 and 8, and may be a value that is not affected by noise based on voltage and current fluctuations.
  • step S8 the CPU 10a sets a jump start occurrence flag indicating “jump start” to “1”.
  • the jump start occurrence flag can also be referred to from other devices (for example, the load 19 and ECU (not shown)) connected to the communication unit 10d of the secondary battery state detection device 1 shown in FIG.
  • the device can be operated in an operation mode that is different from usual (suppressing power consumption), thereby reducing power consumption.
  • step S9 the CPU 10a substitutes the current I1 and the voltage V1 detected in steps S1 and S3 for variables I2 and V2 that hold the previous values, respectively. As a result, these values are stored in the parameter 10ca of the RAM 10c and used as I2 and V2 in the next processing.
  • the occurrence of jump start can be detected on both the broken vehicle side and the rescue vehicle side.
  • the process of FIG. 9 is a process executed at a predetermined cycle, for example. When the processing of this flowchart is started, the following steps are executed.
  • step S20 the CPU 10a determines whether or not the jump start occurrence flag is “1”. If it is “1” (step S20: Yes), the process proceeds to step S21, and otherwise (step S20). : No), the process ends. For example, if a jump start is executed at time t2 shown in FIG. 10, the jump flag is set to “1” in the process of step S8 of FIG. 6, so that the determination in step S20 is Yes and step S21. Proceed to
  • step S21 the CPU 10a obtains the open circuit voltage OCV2 from the voltage transition.
  • the voltage of the secondary battery 14 gradually decreases with time and approaches the open circuit voltage.
  • a table or a mathematical expression in which such correlation is quantified is stored in the RAM 10c, and the voltage transition is referred to by referring to the table or the like based on the voltage V and the change rate m of the secondary battery 14 at a certain time.
  • OCV2 can be obtained from In the example of FIG. 10, OCV2 after the engine 17 is stopped at time t3 changes as indicated by a broken line.
  • step S22 the CPU 10a obtains the final update value of the open circuit voltage OCV1 obtained by current integration and stored as the parameter 10ca in the RAM 10c.
  • the current integration is a method in which the current value discharged or charged from the secondary battery 14 is constantly measured and the charge rate of the secondary battery 14 is obtained by integrating the current measurement values. Since there is a substantially linear relationship between the open circuit voltage OCV1 and the charge rate SOC1, the open circuit voltage OCV1 can be obtained from the charge rate SOC1 based on such a relationship.
  • the calculation of the open circuit voltage OCV1 and the charging rate SOC1 based on the current integration is executed at predetermined time intervals, and the obtained open circuit voltage OCV1 and the charging rate SOC1 are overwritten and stored in the RAM 10c as a parameter 10ca.
  • the last stored open circuit voltage OCV1 is acquired when the engine 17 is stopped at time t3.
  • step S23 the CPU 10a applies the difference (OCV1-OCV2) between the open circuit voltage OCV1 and the open circuit voltage OCV2 to the function f1 () for obtaining the polarization correction coefficient C1r, and obtains the polarization correction coefficient C1r.
  • the polarization correction coefficient C1r is a coefficient for correcting the polarization amount C1 that the control unit 10 has as an estimated value in order to exclude an error due to polarization according to the detection of the jump start. Specifically, when a jump start is detected, for example, C1 ⁇ C1-C1r ( ⁇ indicates substitution of a value into a variable), and the polarization amount C1 is corrected.
  • the open circuit voltage OCV1 is obtained by current integration. For this reason, when the jump start is executed, the current flowing between the other secondary batteries cannot be detected by the current sensor 12, so that the current flowing at this time is not reflected in the open circuit voltage OCV1.
  • the open circuit voltage OCV2 is obtained by a method different from the current integration (details will be described later). In this method, the OCV2 is measured in a state including a current flowing between the other secondary batteries. For this reason, the value of these differences (OCV1-OCV2) becomes larger when jump start is executed than when it is not executed.
  • a table in which the value of (OCV1-OCV2) and the polarization correction coefficient C1r are associated is prepared in advance in the RAM 10c, and the difference value described above in the table is prepared. Is applied, the polarization correction coefficient C1r can be obtained.
  • step S24 the CPU 10a applies the difference (OCV1-OCV2) between the open circuit voltage OCV1 and the open circuit voltage OCV2 to the function f2 () for obtaining the stratification correction coefficient C2r, and obtains the stratification correction coefficient C2r.
  • the stratification correction coefficient C2r is a coefficient for correcting the stratification amount C2 that the control unit 10 has as an estimated value in order to exclude an error due to stratification according to the detection of the jump start. is there. Specifically, when a jump start is detected, for example, C2 ⁇ C2-C2r is set, and the stratification amount C2 is corrected.
  • the relationship between the open-circuit voltage OCV1 and the open-circuit voltage OCV2 is the same as that described above, and a table indicating the correspondence relationship between the stratification correction coefficient C2r and (OCV1-OCV2) is prepared in the RAM 10c in advance, and the table includes The stratification correction coefficient C2r can be obtained by making the determination based on the same as in the case described above.
  • the polarization correction coefficient C1r and the stratification correction coefficient C2r are obtained.
  • the stratification quantity after change and the stratification quantity and polarization before correction are corrected by these correction coefficients.
  • the amount of polarization can be obtained.
  • step S40 the CPU 10a determines whether or not the jump start occurrence flag is “1”. If it is “1” (step S40: Yes), the process proceeds to step S41, and otherwise (step S40). : No), the process ends.
  • step S41 the CPU 10a discards the cranking resistance R measured in cranking at the time of jump start (rotating and driving the engine 17 by the starter motor 18) and stored in the RAM 10c as the parameter 10ca.
  • the cranking resistor R is a real component of the impedance obtained from the current flowing from the secondary battery 14 to the starter motor 18 and the terminal voltage of the secondary battery 14 when the engine 17 is driven to rotate by the starter motor 18. It is. That is, in cranking at the jump start, current is exchanged with secondary batteries of other vehicles, and therefore the cranking resistance R cannot be obtained accurately. Therefore, such cranking resistance R is discarded. . For this reason, it is possible to prevent an erroneous determination based on the cranking resistance including an error.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the flow of processing executed in the control unit 10 shown in FIG. 2 in order to detect the occurrence of blind charge accompanying jump start. Note that the processing shown in FIG. 13 is executed, for example, in a cycle of 10 ms during traveling of a vehicle in which fluctuations in current and voltage are significant, and is executed, for example, in a cycle of 1 s when these fluctuations are moderately stopped. . When the processing of the flowchart shown in FIG. 13 is started, the following steps are executed.
  • step S110 the CPU 10a refers to the outputs of the voltage sensor 11 and the current sensor 12, and detects the voltage value V and the current value I at that time.
  • step S111 the CPU 10a determines whether or not the engine 17 is stopped. If the engine 17 is stopped (step S111: Yes), the process proceeds to step S112, and otherwise (step S111: No). ) Ends the process.
  • the reason why the process is terminated when the engine 17 is operating is that when the engine 17 is operating, it cannot be assumed that a blind charge will occur as the own vehicle fails.
  • step S112 the CPU 10a substitutes the voltage V1 detected in the previous process for V2, and substitutes the voltage V newly detected in step S110 for V1. Further, the current I1 detected in the previous process is substituted for I2, and the current I newly detected in step S110 is substituted for I1.
  • step S113 the CPU 10a determines whether or not the BC (Blind Charge) detection flag indicating the occurrence of the blind charge is “1”. If it is “1” (step S113: Yes), the process proceeds to step S115. In other cases (step S113: No), the process proceeds to step S114.
  • the BC detection flag is a flag that is set to “1” in step S117 when it is determined Yes in the process of step S116 described later.
  • step S114 the CPU 10a assigns the value of the variable V2 to the variable Vref and assigns the value of the variable I2 to the variable Iref.
  • step S115 the CPU 10a substitutes a value obtained by subtracting the value of the variable Vref from the value of the variable V1 for the variable ⁇ V, and uses the value obtained by subtracting the value of the variable Iref from the value of the variable I1 as the variable ⁇ I. Assign to.
  • step S116 the CPU 10a determines whether or not ⁇ V ⁇ Z ⁇ ⁇ I> Th1 is satisfied. If satisfied (step S116: Yes), the process proceeds to step S117, and otherwise (step S116: No). The process ends.
  • Z is a static internal resistance of the secondary battery 14, and Th1 is a threshold value for determination.
  • the static internal resistance Z refers to the internal resistance of the secondary battery 14 measured in a state where the secondary battery 14 is electrically balanced.
  • the static internal resistance is measured from changes in current and voltage at the time when pulse discharge is performed at a predetermined cycle by the discharge circuit 15 while the vehicle is stopped.
  • the cranking resistance described later is a resistance obtained from the current and voltage detected when the engine 17 is started by the starter motor 18 (when a large current flows). This is called dynamic internal resistance.
  • step S117 the CPU 10a sets the BC detection flag to “1” and increments the value of the BC detection counter that counts the number of times the BC detection flag continues to be “1” by one.
  • step S118 the CPU 10a determines whether or not the value of the BC detection counter is larger than a predetermined threshold value Th2, the process proceeds to step S119 if it is larger (step S118: Yes), and otherwise (step S118: No) terminates the process.
  • a predetermined threshold value Th2 For example, “5” can be used as a specific value of the threshold Th2. Of course, other values may be used.
  • step S119 the CPU 10a determines that a blind charge has occurred. Further, the CPU 10a sets the blind charge confirmation flag to “1” in order to notify other devices of the occurrence of blind charge via the communication unit 10d. As a result, other devices can know the occurrence of the blind charge. For example, the power consumption can be suppressed by changing the operation mode to one corresponding to the blind charge.
  • step S114 in a state before the blind charge occurs (engine stop state), the voltage V is constant in the vicinity of the middle between 11.75V and 11.80V. At this time, it is assumed that the BC detection flag and the BC counter are in a “0” state. In such a state, since the engine is stopped in step S111, the process proceeds to step S112, and the substitution of the value into the variable is executed. Then, in step S113, the BC detection flag is “0”. Proceed to step S114. In step S114, V2 that is the previous measurement value is substituted for Vref, and I2 that is the previous measurement value is also substituted for Iref.
  • step S115 ⁇ V and ⁇ I which are the differences between the previous measurement values (Vref, Iref) and the current measurement values (V1, I1) are calculated, and the process proceeds to step S116.
  • step S116 since both ⁇ V and ⁇ I are close to 0, it is determined No and the process is terminated.
  • step S116 if a jump start is executed near the center of FIG. 14 and a blind charge occurs, the voltage rises to near 12.20V. As a result, V1, V2, I1, and I2 have values as shown in the vicinity of the center of the drawing, respectively. Therefore, Yes is determined in step S116, and the process proceeds to step S117.
  • step S117 the BC detection flag is set to “1”, and the BC detection counter is incremented from “0” to become “1”.
  • step S114 it is determined as Yes in step S113 and the processing of step S114 is not executed, so the values of Vref and Iref are fixed to the values of V2 and I2 before the change shown in FIG.
  • ⁇ V and ⁇ I become the difference between the values of V2 and I2 before the change shown in FIG. 14 and the new detection values V1 and I1, so that the voltage and current maintain the values after the change. If YES in step S116, it is determined Yes and the BC detection counter is continuously incremented. When the value of the BC detection counter becomes larger than Th2, Yes is determined in step S118, the occurrence of blind charge is confirmed in step S119, and the blind charge confirmation flag (BC confirmation flag) is set to “1”.
  • the blind charge confirmation flag is canceled when, for example, the adjustment of the correction coefficient value is completed by the processing of FIG. 20 described later.
  • the blind charge is detected based on whether ⁇ V ⁇ Z ⁇ ⁇ I> Th1 is satisfied. Further, by appropriately setting Th1, it is possible to make it less susceptible to noise and the like.
  • a BC detection counter is provided, and the blind charge is determined when the value of the BC detection counter becomes larger than Th2. The occurrence of detection can be reduced.
  • step S130 the CPU 10a refers to the outputs of the voltage sensor 11 and the current sensor 12, and detects the voltage value V and the current value I at that time.
  • step S131 the CPU 10a determines whether or not the blind charge has been confirmed in the process of FIG. 13, and if the blind charge has been confirmed (step S131: No), the process ends, and the blind charge has not been confirmed. If there is (step S131: Yes), the process proceeds to step S132.
  • step S132 the process is terminated because the blind charge is confirmed when the jump start is performed as a faulty vehicle. This is because it is usually not possible to jump start.
  • step S132 the CPU 10a substitutes the voltage V1 detected in the previous process for V2, and substitutes the voltage V newly detected in step S130 for V1. Further, the current I1 detected in the previous process is substituted for I2, and the current I newly detected in step S130 is substituted for I1.
  • step S133 the CPU 10a determines whether or not a BD (Blind Discharge) detection flag indicating the occurrence of blind discharge is “1”. If it is “1” (step S133: Yes), the process proceeds to step S135. In other cases (step S133: No), the process proceeds to step S134.
  • the BD detection flag is a flag that is set to “1” in step S137 when it is determined Yes in the process of step S136 described later.
  • step S134 the CPU 10a assigns the value of the variable V2 to the variable Vref and assigns the value of the variable I2 to the variable Iref.
  • step S135 the CPU 10a substitutes the value obtained by subtracting the value of the variable Vref from the value of the variable V1 into ⁇ V, and substitutes the value obtained by subtracting the value of the variable Iref from the value of the variable I1 into ⁇ I. To do.
  • step S136 the CPU 10a determines whether or not ⁇ V ⁇ Z ⁇ ⁇ I ⁇ Th3 is satisfied. If satisfied (step S136: Yes), the process proceeds to step S137, and otherwise (step S136: No). The process ends.
  • Z is a static internal resistance as in the case of FIG.
  • the current is supplied to the failed vehicle even though the current I is not detected on the rescue vehicle side, so the voltage of the secondary battery 14 decreases.
  • the voltage decreases in a state where the current does not change.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates voltage and current
  • jump start is executed at the center of the figure, and at that time, ⁇ V ⁇ Z ⁇ ⁇ I ⁇ 0 is temporarily satisfied. ing. Therefore, in order to detect the occurrence of blind discharge, it is only necessary to detect that ⁇ V ⁇ Z ⁇ ⁇ I is smaller than the predetermined threshold Th3. As in the case of FIG. 13, it is desirable to set an optimal value as the threshold Th3 according to the use environment or the like.
  • step S137 the CPU 10a sets the BD detection flag to “1” and increments the value of the BD detection counter that counts the number of times the BD detection flag continues to be “1” by one.
  • step S138 the CPU 10a determines whether or not the value of the BD detection counter is larger than a predetermined threshold Th4, and if it is larger (step S138: Yes), the process proceeds to step S139, and otherwise (step S138: No) terminates the process.
  • a predetermined threshold Th4 for example, “5” can be used. Of course, other values may be used.
  • step S139 the CPU 10a determines that a blind discharge has occurred. Further, the CPU 10a sets a blind discharge confirmation flag (BD confirmation flag) to a state of “1” in order to notify other devices of the occurrence of blind discharge via the communication unit 10d. As a result, other devices can know the occurrence of blind discharge. For example, by changing the operation mode to one corresponding to blind discharge, power consumption can be suppressed.
  • BD confirmation flag blind discharge confirmation flag
  • step S140 the CPU 10a assigns the value of the variable Vref to the variable Vbd_fix, and ends the process.
  • the variable Vbd_fix is used in the process of FIG. 17 described later.
  • the blind discharge confirmation flag is set to “0” when the adjustment of the correction coefficient value is completed by the process of FIG.
  • step S131 if the blind charge has not yet been determined by the processing of FIG. 13, it is determined Yes in step S131, so that the process proceeds to step S132, and values are exchanged between variables. Since the BD detection flag is “0” in step S133, the process proceeds to step S134, and V2 and I2 are substituted into Vref and Iref.
  • step S135 ⁇ V and ⁇ I, which are the differences between the previous measurement values (Vref, Iref) and the current measurement values (V1, I1), are calculated, and the process proceeds to step S136.
  • step S136 since both ⁇ V and ⁇ I are values close to 0, it is determined No and the process is terminated.
  • step S137 the BD detection flag is set to “1”, and the BD detection counter is incremented from “0” to “1”.
  • step S134 it is determined as Yes in step S133 and the processing in step S134 is not executed, so the values of Vref and Iref are fixed to the values of V2 and I2 before the change shown in FIG.
  • ⁇ V and ⁇ I become the difference between the values of V2 and I2 before the change shown in FIG.
  • step S136 If yes, it is determined Yes in step S136, and the BD detection counter is continuously incremented. When the value of the BD detection counter becomes larger than Th4, it is determined Yes in step S138, blind discharge is confirmed, and the value of Vref is substituted for Vbd_fix in step S140.
  • the blind discharge is detected based on whether or not ⁇ V ⁇ Z ⁇ ⁇ I ⁇ Th3 is established, the blind discharge can be reliably detected. Further, by setting Th3 appropriately, it is possible to make it less susceptible to noise and the like.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating changes in the voltage and current of the secondary battery 14 of the rescue vehicle when the connection cable is connected in a state where the engine of the rescue vehicle is started.
  • the secondary batteries are connected by the connection cable at the timing of 62.55 seconds indicated by the arrow.
  • the connection by the connection cable is made, the voltage of the secondary battery 14 of the rescue vehicle drops. Therefore, in step S136, ⁇ V ⁇ Z ⁇ ⁇ I ⁇ Th3 is established. Blind discharge can be detected.
  • step S150 the CPU 10a detects the current I and the voltage V.
  • step S151 the CPU 10a determines whether or not blind discharge has been confirmed by the processing of FIG. 15, and if it is determined that it has been confirmed (step S151: Yes), the process proceeds to step S152. In (Step S151: No), the process ends.
  • step S152 the CPU 10a determines whether or not the blind discharge (BD) is within the predetermined time Th5 after the confirmation of the blind discharge (BD). If it is within Th5 (step S152: Yes), the process proceeds to step S153, otherwise In the case of (Step S152: No), the process is terminated.
  • the process of step S152 is performed so as not to perform the process of correcting the blind discharge to the blind charge except for a predetermined period after the engine is started.
  • a predetermined value larger than “2” may be set as Th5.
  • step S153 the CPU 10a determines whether or not V ⁇ Vbd_fix> Th6 is satisfied. If satisfied (step S153: Yes), the process proceeds to step S154, and otherwise (step S153: No). finish.
  • the voltage (V2 in FIG. 16) before the change in step S140 in FIG. 15 is stored in Vbd_fix. Therefore, when the value obtained by subtracting the voltage Vbd_fix before the change from the current voltage V is larger than the predetermined threshold Th6, it indicates that the current voltage is higher than the voltage before the change.
  • Such a state is considered to be an increase in voltage due to the start of the supply of electric power from the rescue vehicle toward the failed vehicle by starting the engine of the rescue vehicle. In this case, the process proceeds to step S154.
  • step S154 the BD confirmation flag is changed from “1” to “0”, and the BC confirmation flag is changed from “0” to “1”. Thereby, the determination of BD detection is corrected to the determination of BC detection.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating changes in the voltage and current of the faulty vehicle when the engine of the rescue vehicle is started after the connection cable is connected in a state where the engine of the rescue vehicle is stopped.
  • the connection cable After the secondary batteries are connected to each other by the connection cable, when the engine of the rescue vehicle is started at the point of the arrow shown in FIG. 19, a large current flows through the starter motor in the rescue vehicle. Power is supplied. As a result, as shown in FIG. 19, the voltage of the secondary battery of the failed vehicle temporarily drops. Then, it is determined by the process shown in FIG. 15 that a blind discharge has occurred.
  • step S152 if it is within the predetermined time Th5 from the confirmation of the blind discharge, the process proceeds to step S153.
  • the blind discharge is determined when the engine of the rescue vehicle is started (when the starter motor starts to rotate). Generally, the time required for starting the engine is about 2 seconds. . For this reason, when it is within Th5 (> 2 seconds) from the confirmation of the blind discharge, the engine of the rescue vehicle is started and the supply of electric power from the rescue vehicle to the broken vehicle is started. Thus, the voltage which was 12V or less rises to 13V or more.
  • step S153 of FIG. 19 since the voltage at the time of the arrow is stored in Vbd_fix and V is the current voltage, it is determined Yes to satisfy V ⁇ Vbd_fix> Th6, and the process proceeds to step S154.
  • the BD confirmation flag is set to “0”, and the BC confirmation flag is set to “1”. Thereby, the erroneous determination of the blind discharge in the broken vehicle is corrected to the determination of the blind charge.
  • the process in FIG. 20 is, for example, a process executed at a predetermined cycle. When the processing of this flowchart is started, the following steps are executed.
  • step S170 the CPU 10a determines whether or not the BC confirmation flag is “1”. If it is “1” (step S170: Yes), the process proceeds to step S171, and otherwise (step S170: No) terminates the process.
  • step S171 the CPU 10a obtains the open circuit voltage OCV2 from the voltage transition. Specifically, as shown in FIG. 5, when the engine 17 is stopped, the voltage of the secondary battery 14 gradually decreases with time and approaches the open circuit voltage. At this time, it is known that there is a certain correlation between the voltage change rate m at a certain point in time and the voltage dV that is the difference between the open circuit voltage. Therefore, a table or a mathematical expression in which such correlation is quantified is stored in the RAM 10c, and the table or the like is referred to based on the voltage V and the change rate m of the secondary battery 14 at a certain point in time.
  • the OCV 2 can be obtained from a short-time voltage transition without waiting for a time.
  • step S172 the CPU 10a obtains the final update value of the open circuit voltage OCV1 obtained by current integration and stored as the parameter 10ca in the RAM 10c.
  • the current integration is a method in which the current value discharged or charged from the secondary battery 14 is constantly measured and the charge rate of the secondary battery 14 is obtained by integrating the current measurement values. Since there is a substantially linear relationship between the open circuit voltage OCV1 and the charge rate SOC1, the open circuit voltage OCV1 can be obtained from the charge rate SOC1 based on such a relationship.
  • the calculation of the open circuit voltage OCV1 and the charging rate SOC1 based on the current integration is executed at predetermined time intervals, and the obtained open circuit voltage OCV1 and the charging rate SOC1 are overwritten and stored in the RAM 10c as a parameter 10ca.
  • the CPU 10a applies the difference (OCV1-OCV2) between the open-circuit voltage OCV1 and the open-circuit voltage OCV2 to the function f1 () for determining the polarization correction coefficient C1r, and obtains the polarization correction coefficient C1r.
  • the polarization correction coefficient C1r is a coefficient for correcting the polarization amount C1 that the control unit 10 has as an estimated value in order to exclude an error due to polarization in accordance with detection of a blind charge. Specifically, when a blind charge is detected, for example, C1 ⁇ C1-C1r ( ⁇ indicates substitution of a value into a variable), and the polarization amount C1 is corrected.
  • the open circuit voltage OCV1 is obtained by current integration. For this reason, when the blind charge is executed, the current flowing between the other secondary batteries cannot be detected by the current sensor 12, and therefore the current flowing at this time is not reflected in the open circuit voltage OCV1.
  • the open circuit voltage OCV2 is obtained by a method different from the current integration (details will be described later). In this method, the OCV2 is measured in a state including a current flowing between the other secondary batteries. For this reason, the value of these differences (OCV1-OCV2) becomes larger when blind charging is executed than when it is not executed.
  • a table in which the value of (OCV1-OCV2) and the polarization correction coefficient C1r are associated is prepared in advance in the RAM 10c, and the difference value described above in the table is prepared. Is applied, the polarization correction coefficient C1r can be obtained.
  • step S174 the CPU 10a applies the difference (OCV1-OCV2) between the open circuit voltage OCV1 and the open circuit voltage OCV2 to the function f2 () for determining the stratification correction coefficient C2r, and obtains the stratification correction coefficient C2r.
  • the stratification correction coefficient C2r is a coefficient for correcting the stratification amount C2 that the control unit 10 has as an estimated value in order to exclude an error due to stratification according to the detection of the blind charge. is there. Specifically, when a blind charge is detected, for example, C2 ⁇ C2-C2r is set, and the stratification amount C2 is corrected.
  • the relationship between the open-circuit voltage OCV1 and the open-circuit voltage OCV2 is the same as that described above, and a table indicating the correspondence relationship between the stratification correction coefficient C2r and (OCV1-OCV2) is prepared in the RAM 10c in advance, and the table includes The stratification correction coefficient C2r can be obtained by making the determination based on the same as in the case described above.
  • the polarization correction coefficient C1r and the stratification correction coefficient C2r are obtained.
  • stratification after change is corrected by correcting the stratification amount and polarization amount before change with these correction factors.
  • Quantity and polarization can be obtained.
  • the process of FIG. 21 is a process executed at a predetermined cycle, for example. When this flowchart is started, the following steps are executed.
  • step S180 the CPU 10a determines whether or not the BD confirmation flag is “1”. If it is “1” (step S180: Yes), the process proceeds to step S181, and otherwise (step S180: No) terminates the process.
  • step S181 the CPU 10a obtains the open circuit voltage OCV2 from the voltage transition. Since this process is the same as the process in step S171 in FIG. 20, detailed description thereof is omitted.
  • step S182 the CPU 10a obtains the final update value of the open circuit voltage OCV1 obtained by current integration and stored as the parameter 10ca in the RAM 10c. Since this process is the same as the process in step S172 of FIG. 20, detailed description thereof is omitted.
  • the CPU 10a applies the difference (OCV1-OCV2) between the open circuit voltage OCV1 and the open circuit voltage OCV2 to the function f3 () for obtaining the stratification correction coefficient C3r, and obtains the stratification correction coefficient C3r.
  • the stratification correction coefficient C3r is a coefficient for correcting the stratification amount C2 that the control unit 10 has as an estimated value in order to exclude an error due to stratification according to detection of blind discharge. is there. Specifically, when blind discharge is detected, for example, C2 ⁇ C2-C3r ( ⁇ indicates substitution of a value into a variable), and the stratification amount C2 is corrected. Since the method for obtaining the function f3 () is the same as that for the above-described f2 (), its description is omitted.
  • the stratification correction coefficient C3r is obtained by the above processing.
  • the stratification amount after the change can be obtained by correcting the stratification amount before the change with these correction factors. Can do.
  • step S190 the CPU 10a determines whether or not the BC confirmation flag or the BD confirmation flag is “1”. If it is “1” (step S190: Yes), the process proceeds to step S191. In step S190: No, the process ends.
  • step S191 the CPU 10a discards the cranking resistance R measured in the cranking at the time of jump start (rotating the engine 17 by the starter motor 18) and stored in the RAM 10c as the parameter 10ca.
  • the cranking resistor R is a real component of the impedance obtained from the current flowing from the secondary battery 14 to the starter motor 18 and the terminal voltage of the secondary battery 14 when the engine 17 is driven to rotate by the starter motor 18. It is. That is, in the cranking at the jump start, blind charging or blind discharging occurs, and therefore, the cranking resistance R cannot be accurately obtained, and such a cranking resistance R is discarded. For this reason, it is possible to prevent an erroneous determination based on the cranking resistance including an error.
  • the BC confirmation flag is set to “0” after the processes of FIGS. 20 and 22 are completed, and if a blind discharge occurs, the processes of FIGS. 20 and 22 are performed. After ending, the BD confirmation flag is set to “0” to prepare for the occurrence of a new blind charge or blind discharge.
  • the jump start that is irregular charging / discharging is detected based on the formula (1).
  • other formulas may be used. For example, you may make it determine based on the following formula
  • a constant K may be used to determine that non-regular charge / discharge has been performed when the difference between ⁇ I ⁇ K and ⁇ V changes.
  • the polarization amount and the stratification amount are corrected based on the equations shown in steps S23, S24, S173, S174, and S183, they may be corrected based on other equations. . Further, the polarization amount and the stratification amount are individually corrected. However, these may be collectively set as one amount, and may be corrected collectively.
  • the occurrence of a jump start is determined by comparing the absolute value of D with the threshold value Th by the process of step S7 in FIG. did.
  • the influence of the amount of polarization and the amount of stratification is small compared to the failure vehicle side.
  • the rescue vehicle side since the current is taken out by jump start, the actual charging rate is lower than the charging rate detected by the sensor. In this case, when the secondary battery 14 is used based on the detected charging rate, the secondary battery 14 may be lifted.

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Abstract

 電流センサをバイパスする非正規の充放電がなされた場合であっても、二次電池の状態を正確に検出すること。 車両に搭載されている二次電池の状態を検出する二次電池状態検出装置において、二次電池に流れる電流を検出する電流検出手段(電流センサ12)と、二次電池の電圧を検出する電圧検出手段(電圧センサ11)と、二次電池の端子に対して外部機器が直接接続され、電流検出手段を経由せずに二次電池が充電または放電された場合に、電流検出手段および電圧検出手段によって検出された電流値と電圧値の変化に基づいてこのような非正規の充放電の発生の有無を判定する判定手段(制御部10)と、を有する。

Description

二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法
 本発明は、二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法に関するものである。
 近年、自動車等においては、二次電池に蓄積されている電力によって動作する電気デバイスの数が増加するとともに、例えば、電動ステアリングおよび電動ブレーキ等のように走行の安全に関連するデバイスも二次電池によって駆動されるようになっている。このため、二次電池の充電状態(例えば、SOC:State of Charge)を正確に知る必要が高くなっている。
 一般的に、二次電池が安定した状態では、その開放端電圧(OCV:Open Circuit Voltage)と充電状態との間には比例関係があるので、開放端電圧を検出することで、充電状態を推定することができる。しかし、自動車等の車両の場合には、エンジン始動時に二次電池から各負荷への電力の供給があるとともに、オルタネータから二次電池への電力の供給があり、充電および放電が繰り返し発生する。充放電を行った後の蓄電池は、電気化学反応による極板表面でのイオンの生成・消滅反応、および、電解液の拡散や対流によるイオンの移動のそれぞれの影響を受けることから、開放電圧と充電状態の比例関係が成立しなくなってしまう。
 特許文献1,2には、充放電後でも、開放電圧および充電状態を正確に推定する技術が開示されている。
特開2009-2691号公報 特開2009-300209号公報
 ところで、自動車等においては、二次電池の残容量が不足してエンジンの始動が困難になった場合の応急処置として、故障車の二次電池の端子と救援車の二次電池の端子をケーブルによって直接接続し、救援車からの電力の供給を受けることによってエンジンを始動する、いわゆる「ジャンプスタート」が実行される場合がある。
 このようなジャンプスタートが実行された場合、端子同士が接続されることから、電流センサをバイパスして電流が流れるので、例えば、特許文献1および2に記載された技術では、分極や成層化の影響を正確に推定することができない。このため、推定される開放電圧や充電状態が誤差を含んでしまうという問題点がある。また、ジャンプスタート以外にも、例えば、充電器が二次電池に直接接続されて、二次電池が充電されることがあるが、このような場合にも、推定される開放電圧や充電状態が誤差を含んでしまうという問題点がある。
 また、故障車側では二次電池が電流センサを介さずに充電されるブラインドチャージが発生し、救援車側では電流センサを介さずに放電されるブラインドディスチャージが発生する。これらブラインドチャージまたはブラインドディスチャージが発生した場合、特許文献1および2に記載された技術では、分極や成層化の影響を正確に推定することができない。このため、推定される開放電圧や充電状態が誤差を含んでしまう。そこで、ブラインドチャージとブラインドディスチャージの発生を検出し、それぞれの場合において補正を行う必要があるが、従来においては、ブラインドチャージとブラインドディスチャージを検出する技術が存在しなかった。
 そこで、本発明は電流センサをバイパスする非正規の充放電がなされた場合であっても、二次電池の状態を正確に検出することが可能となるとともに、ブラインドチャージおよびブラインドディスチャージの発生を検出することが可能な二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法を提供することを目的としている。
 上記課題を解決するために、本発明は、車両に搭載されている二次電池の状態を検出する二次電池状態検出装置において、前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、前記二次電池の端子に対して外部機器が直接接続され、前記電流検出手段を経由せずに前記二次電池が充電または放電された場合に、前記電流検出手段および前記電圧検出手段によって検出された電流値と電圧値の変化に基づいてこのような非正規の充放電の発生の有無を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
 このような構成によれば、二次電池の状態を正確に検出することが可能となるとともに、ブラインドチャージおよびブラインドディスチャージの発生を検出することが可能となる。
 また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、自車両または他車両の二次電池の上がりを救済するために、前記自車両および前記他車両の二次電池同士がケーブルによって接続された場合に、前記自車両の二次電池において、前記電流検出手段を経由せずに充電される非正規充電としてのブラインドチャージが発生したか、または、前記電流検出手段を経由せずに放電される非正規放電としてのブラインドディスチャージが発生したかを前記電流検出手段および前記電圧検出手段によって検出された電流値と電圧値の変化の大小関係に基づいて判定することを特徴とする。
 このような構成によれば、ブラインドチャージおよびブラインドディスチャージの発生を検出することが可能となる。
 また、他の発明は、上記発明に加えて、前記電流検出手段および前記電圧検出手段によって検出された電流値および電圧値ならびに前記判定手段の判定結果を参照して前記二次電池の状態を検出する状態検出手段を有することを特徴とする。
 このような構成によれば、非正規充放電を考慮して二次電池の状態を正確に検出することが可能になる。
 また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段によって前記非正規充放電が発生したと判定された場合には、前記状態検出手段は、前記非正規充放電が発生した際に測定した前記二次電池のインピーダンス値を廃棄することを特徴とする。
 このような構成によれば、誤差を含む二次電池のインピーダンスを廃棄することにより、誤った状態検出が行われることを防止できる。
 また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段によって前記非正規充放電が発生したと判定された場合には、前記非正規充放電の発生を、他の装置に対して通知することを特徴とする。
 このような構成によれば、非正規充放電の発生を他の装置に通知することにより、他の装置に特別な状況下にあることを知らしめることができる。
 また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、前記電流検出手段によって検出された電流の変化をΔIとし、前記電圧検出手段によって検出された電圧の変化をΔVとし、前記二次電池の内部抵抗をZとした場合に、ΔV-ΔI×Zによって得られる値の正負に応じてブラインドチャージまたはブラインドディスチャージを判定することを特徴とする。
 このような構成によれば、ブラインドチャージおよびブラインドディスチャージの発生を正確に検出することができる。
 また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、前記ΔV-ΔI×Zによって得られる正の値または負の値にそれぞれ対応する閾値を有し、当該閾値との比較に基づいてブラインドチャージまたはブラインドディスチャージが発生したと判定することを特徴とする。
 このような構成によれば、ノイズ等の影響を受けることなく、ブラインドチャージおよびブラインドディスチャージの発生を正確に検出することが可能になる。
 また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、前記ΔV-ΔI×Zによって得られる値が前記正または負の閾値を超えた場合、判定対象となった電圧および電流のうち、時間的に前に測定した電圧および電流を基準値として固定し、当該基準値と最新の電圧および電流によってΔVおよびΔIを求め、前記ΔV-ΔI×Zによって得られる値が一定期間継続して前記正または負の閾値を超えた場合に、前記ブラインドチャージまたはブラインドディスチャージが発生したと判定することを特徴とする。
 このような構成によれば、ノイズ等の影響を受けることなく、ブラインドチャージおよびブラインドディスチャージの発生を正確に検出することが可能になる。
 また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、前記自車両のエンジンが停止している場合にのみ前記ブラインドチャージの判定を行うことを特徴とする。
 このような構成によれば、エンジンが動作している場合は、二次電池が上がっていることはないので、判定を停止することにより、処理の負荷を軽減することができるとともに、誤判定を防ぐことができる。
 また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、前記ブラインドチャージが発生したと判定した場合には、前記自車両のエンジンが停止されるまでの間は、前記ブラインドディスチャージの判定を行わないことを特徴とする。
 このような構成によれば、ジャンプスタートを受けた後に、バッテリ上がりを起こした車両が他の車両に対してジャンプスタートを行うことは極めて希であるので、そのような判定を停止することにより、処理の負荷を軽減することができるとともに、誤判定を防ぐことができる。
 また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、前記ブラインドディスチャージが発生したと判定した場合であっても、前記変化前よりも電圧が上昇した場合には前記ブラインドチャージが発生したと判定を修正することを特徴とする。
 このような構成によれば、自車両が故障車である場合に、他の車両がエンジン停止状態で二次電池同士を接続してエンジンを始動したとき、一時的に流れる電流によってブラインドディスチャージが発生したと誤判定したとしても、判定を修正することができる。
 また、他の発明は、上記発明に加えて、前記ブラインドチャージまたはブラインドディスチャージによって生じる分極現象または成層化現象の変化量を考慮して前記二次電池の状態を推定する状態検出手段を有することを特徴とする。
 このような構成によれば、ブラインドチャージまたはブラインドディスチャージが発生した場合には、分極現象または成層化現象の変化量を考慮して二次電池の状態を正しく推定することができる。
 また、車両に搭載されている二次電池の状態を、電流検出手段および電圧検出手段の検出結果を参照して検出する二次電池状態検出方法において、前記二次電池の端子に対して外部機器が直接接続され、前記電流検出手段を経由せずに前記二次電池が充電または放電された場合に、前記電流検出手段および前記電圧検出手段による電流と電圧の変化に基づいてこのような非正規の充放電の発生の有無を判定する判定ステップ、を有することを特徴とする。
 このような方法によれば、二次電池の状態を正確に検出することが可能となるとともに、ブラインドチャージおよびブラインドディスチャージの発生を検出することが可能となる。
 本発明によれば、本発明は電流センサをバイパスする非正規の充放電がなされた場合であっても、二次電池の状態を正確に検出するとともに、ブラインドチャージおよびブラインドディスチャージの発生を検出することができる二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法を提供することが可能となる。
本発明の実施形態に係る始動可否判定装置の構成例を示す図である。 図1の制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。 成層化および分極の影響による二次電池の電圧の変化を示す図である。 成層化および充電分極と実容量の関係を示す図である。 車両の走行中と休止中における電圧の変化を示す図である。 ジャンプスタートの有無を判定する処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図6に示すフローチャートの動作原理を説明するための図である。 図6に示すフローチャートの動作原理を説明するための図である。 分極補正係数および成層化補正係数を求める処理の一例を説明するためのフローチャートである。 走行中および休止中の電圧変化を示す図である。 クランキング抵抗を廃棄する処理の一例を説明するためのフローチャートである。 故障車と救援車の二次電池同士が接続ケーブルで接続された状態を示す図である。 ブラインドチャージを検出するためのフローチャートである。 ブラインドチャージが発生したときの電圧と電流の変化を示す図である。 ブラインドディスチャージを検出するためのフローチャートである。 ブラインドディスチャージが発生したときの電圧と電流の変化を示す図である。 救援車のエンジンを停止した状態で故障車と救援車の二次電池が接続ケーブルで接続された場合の電圧と電流の変化を示す図である。 ブラインドチャージをブラインドディスチャージと誤判定した場合に判定を修正するためのフローチャートである。 救援車のエンジンを停止した状態で故障車と救援車の二次電池が接続ケーブルで接続されて救援車のエンジンが始動された場合の故障車の電圧と電流の変化を示す図である。 ブラインドチャージが発生した場合に分極補正係数と成層化補正係数を求めるためのフローチャートである。 ブラインドディスチャージが発生した場合に分極補正係数を求めるためのフローチャートである。 ブラインドチャージまたはブラインドディスチャージが発生した場合にクランキング抵抗を廃棄するためのフローチャートである。
 次に、本発明の実施形態について説明する。
(A)実施形態の構成の説明
 図1は、本発明の実施形態に係る二次電池状態検出装置を有する車両の電源系統を示す図である。この図において、二次電池状態検出装置1は、制御部10、電圧センサ11、電流センサ12、温度センサ13、および、放電回路15を主要な構成要素としており、二次電池14の状態を検出する。ここで、制御部10は、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13からの出力を参照し、二次電池14の状態を検出する。電圧センサ11は、二次電池14の端子電圧を検出し、制御部10に通知する。電流センサ12は、二次電池14に流れる電流を検出し、制御部10に通知する。温度センサ13は、二次電池14自体または周囲の環境温度を検出し、制御部10に通知する。放電回路15は、例えば、直列接続された半導体スイッチと抵抗素子等によって構成され、制御部10によって半導体スイッチがオン/オフ制御されることにより二次電池14を間欠的に放電させる。
 二次電池14は、例えば、正極(陽極板)に二酸化鉛、負極(陰極板)に海綿状の鉛、電解液として希硫酸を用いた、いわゆる液式鉛蓄電池によって構成され、オルタネータ16によって充電され、スタータモータ18を駆動してエンジンを始動するとともに、負荷19に電力を供給する。オルタネータ16は、エンジン17によって駆動され、交流電力を発生して整流回路によって直流電力に変換し、二次電池14を充電する。
 エンジン17は、例えば、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等のレシプロエンジンまたはロータリーエンジン等によって構成され、スタータモータ18によって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し車両に推進力を与えるとともに、オルタネータ16を駆動して電力を発生させる。スタータモータ18は、例えば、直流電動機によって構成され、二次電池14から供給される電力によって回転力を発生し、エンジン17を始動する。負荷19は、例えば、電動ステアリングモータ、デフォッガ、イグニッションコイル、カーオーディオ、および、カーナビゲーション等によって構成され、二次電池14からの電力によって動作する。
 図2は、図1に示す制御部10の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、制御部10は、CPU(Central Processing Unit)10a、ROM(Read Only Memory)10b、RAM(Random Access Memory)10c、通信部10d、表示部10e、I/F(Interface)10fを有している。ここで、CPU10aは、ROM10bに格納されているプログラム10baに基づいて各部を制御する。ROM10bは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム10ba等を格納している。RAM10cは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム10baを実行する際に生成されるパラメータ10caを格納する。通信部10dは、他の装置(例えば、図示しないECU(Engine Control Unit))等に通信線を介して接続され、他の装置との間で情報を授受する。表示部10eは、CPU10aから供給される情報を表示する、例えば、液晶ディスプレイ等によって構成される。I/F10fは、電圧センサ11、電流センサ12、および、温度センサ13から供給される信号をデジタル信号に変換して取り込むとともに、放電回路15に駆動電流を供給してこれを制御する。
(B)実施形態の動作の概略の説明
 つぎに、図3~5を参照して、実施形態の動作の概略について説明する。以下では、二次電池の分極現象および成層化現象について説明した後に本実施形態の動作の概略について説明する。まず、分極現象について説明する。分極現象には充電時に発生する充電分極と放電時に発生する放電分極とが存在する。ここで、充電分極現象とは、充電時の二次電池14の電極表面における電気化学反応の遅れなどにより電極表面のイオン密度が高くなり、二次電池14の出力電圧が高くなる現象をいう。また、放電分極現象とは、放電時に電極表面にイオン密度が低くなり、二次電池14の出力電圧が低くなる現象をいう。
 一方、成層化現象とは、放電中や充電中に電解液の上部と下部に比重差が生じ、これによって出力電圧が変化する現象をいう。具体的には、二次電池では、放電初期は電極の垂直方向の上部が優先的に放電されるため、電解液の上部の比重は下部よりも低くなる。つぎに充電では、放電で生成した硫酸鉛は金属鉛と硫酸に変化するので電解液中へ高濃度の硫酸が放出される。そのため、放出された硫酸は下部に向かって沈降し、電解液の上部と下部に比重差が生じる成層化が発生する。
 図3は、分極現象および成層化現象と電圧との関係を示している。図3に示すように、成層化現象および充電分極現象は、二次電池14の電圧が開放電圧よりも高くなる方向に影響し、時間とともにその影響は減少していく。また、放電分極現象は、二次電池14の電圧が開放電圧よりも低くなる方向に影響し、時間とともにその影響は減少していく。
 図4は、開放電圧と成層化および充電分極の関係を示す図である。図4の左側に示すように、二次電池14の見かけの電圧として測定される電圧は、成層化および充電分極による電圧の増加分を含んでいる。前述のように、成層化および充電分極による電圧の増加分は、時間の経過とともに減少するので、所定の時間が経過した後は、図4の右側に示すように図4の左側に比較して成層化および充電分極の部分が減少している。
 図5は、二次電池14の走行中および車両休止中における電圧変化を示している。図5では、走行中においては二次電池14の電圧は14V程度を保っているが、車両休止中においては時間の経過とともに電圧が減少し、開放電圧に近づいて行く。
 ここで、成層化および分極による電圧変化は、単なる見かけの電圧上昇であって、二次電池14の放電可能な容量とは無関係である。したがって、成層化および充電分極を含む見かけの電圧に基づいて二次電池14の開放電圧および充電率を判定すると、実際の開放電圧または充電率よりも大きい値が得られてしまう。そこで、成層化および分極による影響を除外して、正確な開放電圧および充電率を得るために、二次電池14に流れる充放電電流の積算値から分極量および成層化量を推定し、推定された分極量および成層化量に基づいて図4の実容量を示す開放電圧を求めることが従来から行われており、例えば、特許文献2等に具体的な方法が記載されている。
 ところで、二次電池14があがった場合(充電量が低下し、エンジンを始動できなくなった場合)には、他の車両の二次電池と故障車の二次電池14を接続ケーブルによって直接接続し、他の車両の二次電池から電力の供給を受けて、エンジン17を始動する、いわゆる「ジャンプスタート」が実行される場合がある。このようなジャンプスタートでは、二次電池の端子同士がケーブルによって直接接続されることから、2つの二次電池の間に流れる電流は、電流センサ12では検出されない。このため、前述した二次電池14に流れる充放電電流の積算値に誤差が生じるため、分極量および成層量の推定値が誤差を含んでしまう。この結果、実際の開放電圧または充電率よりも高い値が推定されてしまい、充電量に余裕があると思って二次電池14を使用すると、電池があがってしまったり、エンジン17が再始動不能になったりする場合がある。
 そこで、本発明の第1実施形態では、後述するように二次電池14に流れる電流と電圧の変化から、ジャンプスタートの実行の有無を検出する。そして、ジャンプスタートが検出された場合には、ジャンプスタート発生フラグを立てて、二次電池状態検出装置1の通信部10dに接続されさている他の装置(例えば、図示せぬECU)に対してジャンプスタートの発生を通知する。また、電流積算から求めた開放電圧OCV1および電圧推移から求めたOCV2に基づいて成層化および分極による影響を排除するための補正係数の値を調整する。さらに、ジャンプスタートの際に求めた二次電池14の内部抵抗については、他の二次電池との間で電流の授受が行われることから正確でないため廃棄する。このような処理により、ジャンプスタートが実行された場合に、他の装置に対してジャンプスタートの発生を通知し、例えば、通常とは異なる(電力消費を抑えた)動作モードで動作させることで、電力の消費を抑えることができる。また、成層化および分極による影響を排除するための補正係数の値を調整することで、実容量を正確に知ることができる。また、二次電池14の内部抵抗を廃棄することで、正確ではないパラメータに基づいて誤った判断がなされることを防止できる。
 また、故障車側では、電流センサ12に検出されない充電である「ブラインドチャージ」が発生し、一方、救援車側では電流センサ12に検出されない放電である「ブラインドディスチャージ」が発生する。なお、ジャンプスタートが実行された場合であっても、ブラインドチャージまたはブラインドディスチャージが発生しない場合がある。例えば、図12に示すように、車両Aと車両Bの間でジャンプスタートを実行する場合において、接続ケーブル21が車両Aの二次電池14Aのプラス端子と車両Bの二次電池14Bのプラス端子との間に接続され、接続ケーブル22が車両Aのエンジン17A(ボディー)と車両Bの二次電池14Bのマイナス端子との間に接続されたとする。この場合、車両Aが図1に示すように二次電池14Aとボディーとの間に電流センサ12Aが配置されているときには、車両Bとの間でやりとりされる電流は、電流センサ12を経由する。このため、車両Aが故障車であっても、あるいは、救援車であってもブラインドチャージおよびブラインドディスチャージは発生しない。一方、車両Bでは、車両Aとの間でやりとりされる電流は、電流センサ12を経由しない。このため、車両Bが故障車である場合にはブラインドチャージが発生し、救援車である場合にはブラインドディスチャージが発生する。しかしながら、近年では、エンジン音を低減するために、エンジン17には樹脂製のカバーが付されている場合が多いことから、車両Bの態様で接続されることが多いため、ブラインドチャージまたはブラインドディスチャージが発生する機会が多い。
 ブラインドチャージが発生すると、前述した二次電池14に流れる充放電電流の積算値に誤差が生じるため、分極量および成層化量の推定値が誤差を含んでしまう。この結果、実際の開放電圧または充電率よりも高い値が推定されてしまい、充電量に余裕があると思って二次電池14を使用すると、電池があがってしまったり、エンジン17が再始動不能になったりする場合がある。また、ブラインドディスチャージが発生した場合、分極量および成層化量による影響はブラインドチャージよりも少ないが、故障車に対して電力が供給されるので、充電率が低下してしまうことから、電池があがってしまう場合がある。
 そこで、本発明の第2実施形態では、後述するように二次電池14に流れる電流と電圧の変化から、ブラインドチャージまたはブラインドディスチャージの発生の有無を判定する。そして、これらが発生したと判定された場合には、フラグを立てて、二次電池状態検出装置1の通信部10dに接続されさている他の装置(例えば、図示せぬECU)に対してこれらの発生を通知する。また、電流積算から求めた開放電圧OCV1および電圧推移から求めたOCV2に基づいて成層化および分極による影響を排除するための補正係数の値をブラインドチャージまたはブラインドディスチャージのそれぞれの場合において調整する。さらに、ジャンプスタートの際に求めた二次電池14の内部抵抗については、他の二次電池との間で電流の授受が行われることから正確でないため廃棄する。このような処理により、ブラインドチャージまたはブラインドディスチャージが実行された場合に、他の装置に対してこれらの発生を通知し、例えば、通常とは異なる(電力消費を抑えた)動作モードで動作させることで、電力の消費を抑えることができる。また、成層化および分極による影響を排除するための補正係数の値を調整することで、実容量を正確に知ることができる。また、二次電池14の内部抵抗を廃棄することで、正確ではないパラメータに基づいて誤った判断がなされることを防止できる。
(C)第1実施形態の詳細な動作の説明
 つぎに、図6~11を参照して、本実施形態の詳細な動作について説明する。図6は、ジャンプスタート等の非正規の充放電が実行されたことを検出するために、図2に示す制御部10において実行される処理の流れを説明するためのフローチャートである。なお、図6に示す処理は、電流および電圧の変動が激しい車両の走行中においては、例えば、10ms周期で実行され、これらの変動が緩やかな停止中においては、例えば、1s周期で実行される。図6に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。
 ステップS1では、CPU10aは、電流センサ12の出力を参照し、その時点における電流値I1を取得する。
 ステップS2では、CPU10aは、前回の処理によって求めた(後述するステップS9の処理によってRAM10cに格納された)電流値I2を、RAM10cのパラメータ10caから取得し、ステップS1において取得した電流値I1との差ΔI(=I1-I2)を計算する。
 ステップS3では、CPU10aは、電圧センサ11の出力を参照し、その時点における電圧値V1を取得する。
 ステップS4では、CPU10aは、前回の処理によって求めた電圧値V2を、RAM10cのパラメータ10caから取得し、ステップS3において取得した電圧値V1との差ΔV(=V1-V2)を計算する。
 ステップS5では、CPU10aは、車両の停止中に測定され、RAM10cにパラメータ10caとして格納されている静的インピーダンスZを取得する。ここで、静的インピーダンスZとは、二次電池14が電気的に平衡な状態において測定される二次電池14の内部インピーダンスをいう。この静的インピーダンスは、車両が停止中において、放電回路15によって所定の周期でパルス放電が実行され、そのときの電流および電圧の変化から測定される。なお、後述するクランキング抵抗は、スタータモータ18によってエンジン17を始動する際(大電流が流れる際)に検出される電流および電圧から求められる抵抗であり、これを静的インピーダンスに対して、動的インピーダンスと称する。
 ステップS6では、CPU10aは、以下の式(1)に基づいてDを算出する。
 D=ΔV-Z×ΔI ・・・(1)
 ここで、二次電池14の電圧Vと、電流Iと、インピーダンスZとの間には、オームの法則が成り立つことから、正常時にはΔV=Z×ΔI(ΔV-Z×ΔI=0)が成立する。しかし、ジャンプスタートが実行される場合、故障車側では電流Iは検出されないにも拘わらず、救援車からの電流の供給によって電圧が上昇する。この結果、故障車側では、図7に示すように、Dの値がプラスの値となる。なお、図7の例では、横軸は時間を示し、縦軸は電圧および電流を示し、図の中央部分でジャンプスタートが実行され(二次電池同士がケーブルで接続され)、その際に一時的にΔV-Z×ΔI>0となっている。一方、救援車側では電流Iが検出されないにも拘わらず故障車側に電流を供給することから、電圧が下降する。この結果、救援車側では、図8に示すように、Dの値がマイナスの値となる。図8の例では、図の中央部分でジャンプスタートが実行され(二次電池同士がケーブルで接続され)、その際に一時的にΔV-Z×ΔI<0となっている。
 ステップS7では、CPU10aは、ステップS6で求めたDの絶対値|D|が閾値Thよりも大きいか否かを判定し、|D|>Thが成立する場合(ステップS7:Yes)にはステップS8に進み、それ以外の場合(ステップS7:No)にはステップS9に進む。ここで、閾値Thとしては、図7および図8に示すΔV-Z×ΔIの変化を検出できる値であるとともに、電圧や電流変動に基づくノイズに影響されない値であればよい。
 ステップS8では、CPU10aは、ジャンプスタートが発生したことを示すジャンプスタート発生フラグを“1”に設定する。なお、ジャンプスタート発生フラグは、図1に示す二次電池状態検出装置1の通信部10dに接続されている他の装置(例えば、負荷19およびECU(不図示))からも参照できるので、他の装置は、例えば、通常とは異なる(電力消費を抑えた)動作モードで動作させることで、電力の消費を抑えることができる。
 ステップS9では、CPU10aは、ステップS1,S3で検出した電流I1と電圧V1とを、前回値を保持する変数I2,V2にそれぞれ代入する。この結果、これらの値は、RAM10cのパラメータ10caに格納され、次回の処理においてI2,V2として使用される。
 以上の処理によれば、故障車側および救援車側の双方においてジャンプスタートの発生を検出することができる。
 つぎに、図9を参照して、成層化および分極による影響を除外するための補正係数の値を調整するための処理について説明する。図9の処理は、例えば、所定の周期で実行される処理である。このフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。
 ステップS20では、CPU10aは、ジャンプスタート発生フラグが“1”であるか否かを判定し、“1”である場合(ステップS20:Yes)にはステップS21に進み、それ以外の場合(ステップS20:No)には処理を終了する。例えば、図10に示す時間t2においてジャンプスタートが実行された場合には、図6のステップS8の処理においてジャンプフラグが“1”の状態にされるので、ステップS20ではYesと判定されてステップS21に進む。
 ステップS21では、CPU10aは、電圧推移から開放電圧OCV2を求める。具体的には、図5に示すように、エンジン17が停止されると、二次電池14の電圧は時間の経過とともに徐々に低下し、開放電圧に近づいていく。このとき、ある時点における電圧の変化率mと、開放電圧との間の差の電圧dVとの間には、一定の相関関係が存在することが知られている。そこで、このような相関関係を数値化したテーブルまたは数式をRAM10cに格納しておき、ある時点における二次電池14の電圧Vと変化率mとに基づいてテーブル等を参照することで、電圧推移からOCV2を求めることができる。図10の例では、時間t3においてエンジン17が停止された後のOCV2は破線で示すように変化する。
 ステップS22では、CPU10aは、電流積算によって求められ、RAM10cにパラメータ10caとして格納されている開放電圧OCV1の最終更新値を取得する。ここで、電流積算とは、二次電池14から放電または充電される電流値を常時測定し、その電流測定値を積算することで二次電池14の充電率を求める方法である。開放電圧OCV1と充電率SOC1との間には、略線形の関係が存在するので、このような関係に基づいて充電率SOC1から開放電圧OCV1を求めることができる。電流積算に基づく開放電圧OCV1および充電率SOC1の計算は、所定の時間間隔で実行され、求められた開放電圧OCV1および充電率SOC1はRAM10cにパラメータ10caとして上書きして格納される。図10の例では、時間t3においてエンジン17が停止される時点で最後に格納された開放電圧OCV1が取得される。
 ステップS23では、CPU10aは、開放電圧OCV1と開放電圧OCV2の差(OCV1-OCV2)を、分極補正係数C1rを求めるための関数f1()に適用し、分極補正係数C1rを求める。ここで、分極補正係数C1rとは、分極による誤差を除外するために制御部10が推測値として有している分極量C1を、ジャンプスタートの検出に応じて補正するための係数である。具体的には、ジャンプスタートが検出された場合には、例えば、C1←C1-C1r(←は変数への値の代入を示す)とされ、分極量C1が補正される。
 開放電圧OCV1は電流積算によって求められる。このため、ジャンプスタートが実行された場合、他の二次電池との間で流れる電流については、電流センサ12で検出できないため、このとき流れる電流は開放電圧OCV1には反映されない。一方、開放電圧OCV2については、電流積算とは異なる方法(詳細は後述する)で求められ、この方法では他の二次電池との間で流れる電流を含めた状態でOCV2が測定される。このため、これらの差(OCV1-OCV2)の値は、ジャンプスタートが実行された場合には、実行されない場合に比較して大きくなる。そこで、関数f1()を実現する方法の一例としては、例えば、(OCV1-OCV2)の値と分極補正係数C1rとを対応付けしたテーブルをRAM10cに予め準備し、当該テーブルに前述した差の値を適用することで、分極補正係数C1rを得ることができる。
 ステップS24では、CPU10aは、開放電圧OCV1と開放電圧OCV2の差(OCV1-OCV2)を、成層化補正係数C2rを求めるための関数f2()に適用し、成層化補正係数C2rを求める。ここで、成層化補正係数C2rとは、成層化による誤差を除外するために制御部10が推測値として有している成層化量C2を、ジャンプスタートの検出に応じて補正するための係数である。具体的には、ジャンプスタートが検出された場合には、例えば、C2←C2-C2rとされ、成層化量C2が補正される。なお、開放電圧OCV1と開放電圧OCV2の関係は前述した場合と同様であり、また、成層化補正係数C2rと(OCV1-OCV2)との対応関係を示すテーブルをRAM10cに予め準備し、当該テーブルに基づいて判断することで、成層化補正係数C2rを得ることができることも前述の場合と同様である。
 以上の処理により、分極補正係数C1rと成層化補正係数C2rとを得る。このような補正係数を用いることにより、ジャンプスタートによって成層化および分極が変化した場合でも、変化前の成層化量および分極量をこれらの補正係数によって補正することで、変化後の成層化量および分極量を得ることができる。
 つぎに、図11を参照して、クランキング抵抗Rを廃棄する処理について説明する。図11に示すフローチャートの処理は、例えば、一定の時間間隔で実行される。この図11の処理が開始されると、以下のステップが実行される。
 ステップS40において、CPU10aは、ジャンプスタート発生フラグが“1”であるか否かを判定し、“1”である場合(ステップS40:Yes)にはステップS41に進み、それ以外の場合(ステップS40:No)には処理を終了する。
 ステップS41では、CPU10aは、ジャンプスタート時におけるクランキング(スタータモータ18によってエンジン17を回転駆動すること)において測定され、RAM10cにパラメータ10caとして格納されているクランキング抵抗Rを廃棄する。ここで、クランキング抵抗Rとは、スタータモータ18によってエンジン17を回転駆動する際に二次電池14からスタータモータ18に流れる電流と、二次電池14の端子電圧とから求めるインピーダンスの実部成分である。すなわち、ジャンプスタートにおけるクランキングでは、他の車両の二次電池との間で電流が授受されるため、クランキング抵抗Rを正確に求めることができないため、このようなクランキング抵抗Rは廃棄する。このため、誤差を含むクランキング抵抗に基づいて誤った判断がされることを防止できる。
(D)第2実施形態の詳細な動作の説明
 つぎに、図13~21を参照して、本実施形態の詳細な動作について説明する。図13は、ジャンプスタートに伴うブラインドチャージの発生を検出するために、図2に示す制御部10において実行される処理の流れを説明するためのフローチャートである。なお、図13に示す処理は、電流および電圧の変動が激しい車両の走行中においては、例えば、10ms周期で実行され、これらの変動が緩やかな停止中においては、例えば、1s周期で実行される。図13に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。
 ステップS110では、CPU10aは、電圧センサ11および電流センサ12の出力を参照し、その時点における電圧値Vおよび電流値Iを検出する。
 ステップS111では、CPU10aは、エンジン17が停止しているか否かを判定し、エンジン17が停止している場合(ステップS111:Yes)にはステップS112に進み、それ以外の場合(ステップS111:No)には処理を終了する。ここで、エンジン17が動作している場合に処理を終了するのは、エンジン17が動作している場合には自車両が故障車としてブラインドチャージが発生することは想定できないからである。
 ステップS112では、CPU10aは、前回の処理で検出した電圧V1をV2に代入するとともに、ステップS110で新たに検出した電圧VをV1に代入する。また、前回の処理で検出した電流I1をI2に代入するとともに、ステップS110で新たに検出した電流IをI1に代入する。
 ステップS113では、CPU10aは、ブラインドチャージの発生を示すBC(Blind Charge)検出フラグが“1”であるか否かを判定し、“1”である場合(ステップS113:Yes)にはステップS115に進み、それ以外の場合(ステップS113:No)にはステップS114に進む。なお、BC検出フラグは、後述するステップS116の処理においてYesと判定された場合にステップS117において“1”にされるフラグである。
 ステップS114では、CPU10aは、変数V2の値を変数Vrefに代入するとともに、変数I2の値を変数Irefに代入する。
 ステップS115では、CPU10aは、変数V1の値から変数Vrefの値を減じて得られた値を変数ΔVに代入するともに、変数I1の値から変数Irefの値を減じて得られた値を変数ΔIに代入する。
 ステップS116では、CPU10aは、ΔV-Z×ΔI>Th1が成立するか否かを判定し、成立する場合(ステップS116:Yes)にはステップS117に進み、それ以外の場合(ステップS116:No)には処理を終了する。なお、Zは二次電池14の静的内部抵抗であり、Th1は判定のための閾値である。ここで、静的内部抵抗Zとは、二次電池14が電気的に平衡な状態において測定される二次電池14の内部抵抗をいう。この静的内部抵抗は、車両が停止中において、放電回路15によって所定の周期でパルス放電が実行され、そのときの電流および電圧の変化から測定される。なお、後述するクランキング抵抗は、スタータモータ18によってエンジン17を始動する際(大電流が流れる際)に検出される電流および電圧から求められる抵抗であり、これを静的内部抵抗に対して、動的内部抵抗と称する。
 ここで、二次電池14の電圧Vと、電流Iと、内部抵抗Zとの間には、オームの法則が成り立つことから、正常時にはΔV=Z×ΔI(ΔV-Z×ΔI=0)が成立する。しかし、ブラインドチャージが発生した場合、故障車側では電流Iは検出されないにも拘わらず、救援車からの電流の供給によって電圧が上昇する。この結果、故障車側では、図14に示すように、電流が変化しない状態で、電圧が上昇する。なお、図14では、横軸は時間を示し、縦軸は電圧および電流を示し、図の中央部分でジャンプスタートが実行され(二次電池同士がケーブルで接続され)、その際に一時的にΔV-Z×ΔI>0となっている。したがって、ブラインドチャージの発生を検出するためには、ΔV-Z×ΔIが所定の閾値Th1よりも大きいことを検出すればよい。なお、閾値Th1としては、使用環境等に応じて最適な値を設定することが望ましい。
 ステップS117では、CPU10aは、BC検出フラグを“1”の状態とするとともに、BC検出フラグが“1”の状態を継続する回数をカウントするBC検出カウンタの値を1だけインクリメントする。
 ステップS118では、CPU10aは、BC検出カウンタの値が所定の閾値Th2よりも大きいか否かを判定し、大きい場合(ステップS118:Yes)にはステップS119に進み、それ以外の場合(ステップS118:No)には処理を終了する。なお、閾値Th2の具体的な値としては、例えば、“5”を用いることができる。もちろん、これ以外の値であってもよい。
 ステップS119では、CPU10aは、ブラインドチャージが発生したとの判定を確定する。また、CPU10aは、通信部10dを介して他の機器に対してブラインドチャージの発生を通知するために、ブラインドチャージ確定フラグを“1”の状態とする。これにより、他の機器はブラインドチャージの発生を知ることができるので、例えば、動作モードをブラインドチャージに対応したものに変更することで、電力の消費を抑えることができる。
 つぎに、図13の処理の具体的な動作について、図14を参照して説明する。図14に示すように、ブラインドチャージが発生する前の状態(エンジン停止状態)では、電圧Vは11.75Vと11.80Vの中間付近で一定である。このとき、BC検出フラグおよびBCカウンタは“0”の状態であるとする。このような状態では、ステップS111ではエンジン停止状態であるのでステップS112に進み変数への値の代入が実行された後、ステップS113においてBC検出フラグが“0”であるので、Yesと判定されてステップS114に進む。ステップS114では、前回の測定値であるV2がVrefに代入されるとともに、同じく前回の測定値であるI2がIrefに代入される。そして、ステップS115では前回測定値(Vref,Iref)と今回測定値(V1,I1)の差分であるΔVとΔIが計算されステップS116に進む。ステップS116では、ΔVおよびΔIの双方が0に近い値であることから、Noと判定されて処理を終了する。
 このような状態において、図14の中央付近においてジャンプスタートが実行されてブラインドチャージが発生したとすると、電圧が12.20V付近まで上昇する。この結果、V1,V2,I1,I2はそれぞれ図の中央付近に示すような値となるので、ステップS116ではYesと判定され、ステップS117に進む。ステップS117では、BC検出フラグが“1”とされるとともに、BC検出カウンタが“0”からインクリメントされて“1”となる。この結果、これ以降の処理では、ステップS113においてYesと判定されてステップS114の処理が実行されないので、VrefおよびIrefの値は、図14に示す変化前のV2およびI2の値に固定される。これにより、ΔVおよびΔIは、図14に示す変化前のV2およびI2の値と、新たな検出値であるV1,I1との差分になるので、電圧および電流が変化後の値を維持している場合にはステップS116においてYesと判定され、BC検出カウンタがインクリメントされ続ける。そして、BC検出カウンタの値がTh2よりも大きくなると、ステップS118でYesと判定され、ステップS119でブラインドチャージの発生が確定され、ブラインドチャージ確定フラグ(BC確定フラグ)が“1”の状態とされる。
 なお、以上の処理によってブラインドチャージが確定した場合、ブラインドチャージ確定フラグは、例えば、後述する図20の処理によって補正係数の値の調整が完了された場合に取り消される。
 以上の処理によれば、ΔV-Z×ΔI>Th1が成立するか否かに基づいてブラインドチャージを検出するようにしたので、ブラインドチャージを確実に検出することができる。また、Th1を適切に設定することで、ノイズ等の影響を受けにくくすることができる。
 また、以上の処理では、エンジンが始動しているときには、処理を終了するようにしたので、誤検出を防ぐとともに、処理を省略することで、CPU10aへの負荷を低減し、消費電力を減少させることができる。
 また、以上の処理では、BC検出カウンタを設けて、BC検出カウンタの値がTh2よりも大きくなった場合にブラインドチャージを確定するようにしたので、突発的なノイズの影響を避けることで、誤検出の発生を低減することができる。
 つぎに、図15を参照して、ブラインドディスチャージを検出する処理について説明する。このフローチャートの処理は、図13の場合と同様に、例えば、一定の周期で実行される。このフローチャートが開始されると、以下のステップが実行される。
 ステップS130では、CPU10aは、電圧センサ11および電流センサ12の出力を参照し、その時点における電圧値Vおよび電流値Iを検出する。
 ステップS131では、CPU10aは、図13の処理においてブラインドチャージが確定していないか判定し、ブラインドチャージが確定している場合(ステップS131:No)には処理を終了し、ブラインドチャージが未確定である場合(ステップS131:Yes)にはステップS132に進む。ここで、ブラインドチャージが確定している場合に処理を終了するのは、ブラインドチャージが確定するのは、故障車としてジャンプスタートを受けている場合であるので、そのような場合において他の故障車をジャンプスタートすることは通常はあり得ないからである。
 ステップS132では、CPU10aは、前回の処理で検出した電圧V1をV2に代入するとともに、ステップS130で新たに検出した電圧VをV1に代入する。また、前回の処理で検出した電流I1をI2に代入するとともに、ステップS130で新たに検出した電流IをI1に代入する。
 ステップS133では、CPU10aは、ブラインドディスチャージの発生を示すBD(Blind Discharge)検出フラグが“1”であるか否かを判定し、“1”である場合(ステップS133:Yes)にはステップS135に進み、それ以外の場合(ステップS133:No)にはステップS134に進む。なお、BD検出フラグは、後述するステップS136の処理においてYesと判定された場合にステップS137において“1”にされるフラグである。
 ステップS134では、CPU10aは、変数V2の値を変数Vrefに代入するとともに、変数I2の値を変数Irefに代入する。
 ステップS135では、CPU10aは、変数V1の値から変数Vrefの値を減じて得られた値をΔVに代入するともに、変数I1の値から変数Irefの値を減じて得られた値をΔIに代入する。
 ステップS136では、CPU10aは、ΔV-Z×ΔI<Th3が成立するか否かを判定し、成立する場合(ステップS136:Yes)にはステップS137に進み、それ以外の場合(ステップS136:No)には処理を終了する。なお、Zは図13の場合と同様に静的内部抵抗である。
 ここで、ブラインドディスチャージが発生した場合、救援車側では電流Iは検出されないにも拘わらず、故障車に電流を供給するので、二次電池14の電圧が低下する。この結果、救援車側では、図16に示すように、電流が変化しない状態で、電圧が低下する。なお、図16の例では、横軸は時間を示し、縦軸は電圧および電流を示し、図の中央部分でジャンプスタートが実行され、その際に一時的にΔV-Z×ΔI<0となっている。したがって、ブラインドディスチャージの発生を検出するためには、ΔV-Z×ΔIが所定の閾値Th3よりも小さいことを検出すればよい。なお、図13の場合と同様に、閾値Th3としては、使用環境等に応じて最適な値を設定することが望ましい。
 ステップS137では、CPU10aは、BD検出フラグを“1”の状態とするとともに、BD検出フラグが“1”の状態を継続する回数をカウントするBD検出カウンタの値を1だけインクリメントする。
 ステップS138では、CPU10aは、BD検出カウンタの値が所定の閾値Th4よりも大きいか否かを判定し、大きい場合(ステップS138:Yes)にはステップS139に進み、それ以外の場合(ステップS138:No)には処理を終了する。なお、閾値Th4の具体的な値としては、例えば、“5”を用いることができる。もちろん、これ以外の値であってもよい。
 ステップS139では、CPU10aは、ブラインドディスチャージが発生したとの判定を確定する。また、CPU10aは、通信部10dを介して他の機器に対してブラインドディスチャージの発生を通知するために、ブラインドディスチャージ確定フラグ(BD確定フラグ)を“1”の状態とする。これにより、他の機器はブラインドディスチャージの発生を知ることができるので、例えば、動作モードをブラインドディスチャージに対応したものに変更することで、電力の消費を抑えることができる。
 ステップS140では、CPU10aは、変数Vrefの値を変数Vbd_fixに代入し、処理を終了する。なお、変数Vbd_fixについては、後述する図17の処理において使用する。
 なお、以上の処理によってブラインドディスチャージが確定した場合、ブラインドディスチャージ確定フラグは、例えば、後述する図21の処理によって補正係数の値の調整が完了された場合に“0”の状態にされる。
 つぎに、図15の処理の具体的な動作について、図16を参照して説明する。ブラインドディスチャージが発生する前の状態では、電圧Vは12.55Vと12.60Vの中間付近で一定である。このとき、BD検出フラグおよびBDカウンタは“0”の状態であるとする。このような状態において、図13の処理によりブラインドチャージが未確定の場合には、ステップS131においてYesと判定されるのでステップS132に進み、変数間で値の交換が行われる。ステップS133ではBD検出フラグが“0”であるので、ステップS134に進み、V2,I2がVref,Irefに代入される。そして、ステップS135では前回測定値(Vref,Iref)と今回測定値(V1,I1)の差分であるΔVとΔIが計算されてステップS136に進む。ステップS136では、ΔVおよびΔIの双方が0に近い値であることから、Noと判定されて処理を終了する。
 このような状態において、図16の中央付近においてブラインドディスチャージが発生したとすると、電圧が12.35V以下に下降する。この結果、V1,V2,I1,I2はそれぞれ図の中央付近に示すような値となるので、ステップS136ではYesと判定され、ステップS137に進む。ステップS137では、BD検出フラグが“1”とされるとともに、BD検出カウンタが“0”からインクリメントされて“1”となる。この結果、これ以降の処理では、ステップS133においてYesと判定されてステップS134の処理が実行されないので、VrefおよびIrefの値は、図16に示す変化前のV2およびI2の値に固定される。これにより、ΔVおよびΔIは、図16に示す変化前のV2およびI2の値と、新たな検出値であるV1,I1との差分になるので、電圧および電流が変化後の値を維持している場合にはステップS136においてYesと判定され、BD検出カウンタがインクリメントされ続ける。そして、BD検出カウンタの値がTh4よりも大きくなると、ステップS138でYesと判定され、ブラインドディスチャージが確定し、ステップS140でVbd_fixにVrefの値が代入される。
 以上の処理によれば、ΔV-Z×ΔI<Th3が成立するか否かに基づいてブラインドディスチャージを検出するようにしたので、ブラインドディスチャージを確実に検出することができる。また、Th3を適切に設定することで、ノイズ等の影響を受けにくくすることができる。
 また、故障車としてジャンプスタートを受けた後に、他の故障車をジャンプスタートさせることは非常に希であるという事実に鑑みて、ブラインドチャージが確定していない場合にのみ処理を実行するようにしたので、不要な処理を省略して、誤検出を減らすとともに、CPU10a等にかかる負担を軽減することができる。
 また、以上の処理によれば、救援車がエンジンを始動した後に、救援車と故障車の二次電池同士を接続ケーブルで接続した場合であっても、救援車におけるブラインドディスチャージの発生を検出することができる。図17は、救援車のエンジンを始動した状態で接続ケーブルを接続した場合における救援車の二次電池14の電圧および電流の変化を示す図である。この図17において、矢印で示す62.55秒のタイミングで接続ケーブルによって二次電池同士が接続されたとする。この場合、接続ケーブルによる接続がなされると、救援車の二次電池14の電圧が下降することから、ステップS136において、ΔV-Z×ΔI<Th3が成立するので、このような場合でも、正確にブラインドディスチャージを検出することができる。
 つぎに、図18を参照して、故障車から救援車への一時的な電源供給に起因して、故障車側でブラインドディスチャージが発生したと判定した場合に、当該判定を修正するための処理について説明する。例えば、救援車のエンジンが停止された状態で接続ケーブルが接続された後に、救援車のエンジンが始動されたとする。この場合、救援車のエンジンを始動する際に、故障車から救援車に向けて電力が一時的に供給される場合がある。そのような場合、救援車のエンジン始動後に救援車から故障車に向けて供給される電力の方が、一時的に供給される電力よりも大きいにも拘わらず、故障車ではエンジンを始動する時点の電力の供給により、前述した図15の処理によって、ブラインドディスチャージが発生したと判定してしまう。このような場合には、図18の処理によってブラインドディスチャージの判定をブラインドチャージの判定に変更することができる。なお、図18の処理は、自車両のエンジンが停止している場合に実行される。図18の処理が開始されると、以下のステップが実行される。
 ステップS150では、CPU10aは、電流Iおよび電圧Vを検出する。
 ステップS151では、CPU10aは、図15の処理によってブラインドディスチャージが確定しているか否かを判定し、確定していると判定した場合(ステップS151:Yes)にはステップS152に進み、それ以外の場合(ステップS151:No)には処理を終了する。
 ステップS152では、CPU10aは、ブラインドディスチャージ(BD)が確定してから所定時間Th5以内であるか否かを判定し、Th5以内である場合(ステップS152:Yes)にはステップS153に進み、それ以外の場合(ステップS152:No)には処理を終了する。このステップS152の処理は、エンジン始動から所定期間以外においてブラインドディスチャージをブラインドチャージに修正する処理を行わないようにするためである。ここで、エンジンの始動に要する時間は通常は2秒程度であるので、Th5としては“2”よりも大きい所定の値を設定すればよい。
 ステップS153では、CPU10aは、V-Vbd_fix>Th6を満たすか否かを判定し、満たす場合(ステップS153:Yes)にはステップS154に進み、それ以外の場合(ステップS153:No)には処理を終了する。ここで、Vbd_fixには、図15のステップS140において、変化する前の電圧(図16のV2)が格納されている。したがって、現在の電圧Vから、変化前の電圧Vbd_fixを減算した値が所定の閾値Th6よりも大きい場合には、変化前の電圧よりも現在の電圧の方が高いことを示す。このような状態は、救援車のエンジン始動によって、救援車から故障車に向けて電力の供給が開始されることに伴う電圧の上昇であると考えられるので、その場合にはステップS154に進む。
 ステップS154では、BD確定フラグを“1”から“0”に変更するとともに、BC確定フラグを“0”から“1”に変更する。これにより、BD検出の判定を、BC検出の判定に修正する。
 つぎに、図19を参照して、図18に示す処理の具体的な動作について説明する。図19は、救援車のエンジンが停止された状態で接続ケーブルが接続された後に、救援車のエンジンが始動された場合の故障車の電圧と電流の変化を示す図である。接続ケーブルによって二次電池同士が接続された後に、図19に示す矢印の時点において救援車のエンジンが始動されると、救援車ではスタータモータに大きな電流が流れることから、故障車から救援車に電力が供給される。この結果、図19に示すように、故障車の二次電池の電圧が一時的に降下する。すると、図15に示す処理により、ブラインドディスチャージが発生したと判定される。
 その後、図18の処理が開始されると、ステップS151においてブラインドディスチャージの判定が確定していることからYesと判定され、ステップS152に進む。ステップS152では、ブラインドディスチャージの確定から所定時間Th5以内である場合にはステップS153に進む。ここで、ブラインドディスチャージの判定がなされるのは救援車のエンジンが始動される時点(スタータモータが回転開始される時点)であり、一般的に、エンジンの始動に要する時間は2秒程度である。このため、ブラインドディスチャージの確定からTh5(>2秒)以内である場合には、救援車のエンジンが始動されて救援車から故障車への電力の供給が開始されているので、図19に示すように、12V以下であった電圧が、13V以上に上昇する。このような状態になると、図18のステップS153においてYesと判定される。すなわち、図19の例では、Vbd_fixには矢印の時点の電圧が格納されており、Vは現在の電圧であるので、V-Vbd_fix>Th6を満たすため、Yesと判定されて、ステップS154に進み、BD確定フラグが“0”とされ、BC確定フラグが“1”とされる。これにより、故障車におけるブラインドディスチャージの誤判定がブラインドチャージの判定に修正される。
 以上の処理によれば、故障車において、ブラインドディスチャージが発生したと判定された場合であっても、ブラインドチャージの発生に修正することができる。
 つぎに、図20を参照して、ブラインドチャージが検出された場合に、成層化および分極による影響を除外するための補正係数の値を調整するための処理について説明する。図20の処理は、例えば、所定の周期で実行される処理である。このフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。
 ステップS170では、CPU10aは、BC確定フラグが“1”であるか否かを判定し、“1”である場合(ステップS170:Yes)にはステップS171に進み、それ以外の場合(ステップS170:No)には処理を終了する。
 ステップS171では、CPU10aは、電圧推移から開放電圧OCV2を求める。具体的には、図5に示すように、エンジン17が停止されると、二次電池14の電圧は時間の経過とともに徐々に低下し、開放電圧に近づいていく。このとき、ある時点における電圧の変化率mと、開放電圧との間の差の電圧dVとの間には、一定の相関関係が存在することが知られている。そこで、このような相関関係を数値化したテーブルまたは数式をRAM10cに格納しておき、ある時点における二次電池14の電圧Vと変化率mとに基づいてテーブル等を参照することで、数十時間待たなくても短時間の電圧推移からOCV2を求めることができる。
 ステップS172では、CPU10aは、電流積算によって求められ、RAM10cにパラメータ10caとして格納されている開放電圧OCV1の最終更新値を取得する。ここで、電流積算とは、二次電池14から放電または充電される電流値を常時測定し、その電流測定値を積算することで二次電池14の充電率を求める方法である。開放電圧OCV1と充電率SOC1との間には、略線形の関係が存在するので、このような関係に基づいて充電率SOC1から開放電圧OCV1を求めることができる。電流積算に基づく開放電圧OCV1および充電率SOC1の計算は、所定の時間間隔で実行され、求められた開放電圧OCV1および充電率SOC1はRAM10cにパラメータ10caとして上書きして格納される。
 ステップS173では、CPU10aは、開放電圧OCV1と開放電圧OCV2の差(OCV1-OCV2)を、分極補正係数C1rを求めるための関数f1()に適用し、分極補正係数C1rを求める。ここで、分極補正係数C1rとは、分極による誤差を除外するために制御部10が推測値として有している分極量C1を、ブラインドチャージの検出に応じて補正するための係数である。具体的には、ブラインドチャージが検出された場合には、例えば、C1←C1-C1r(←は変数への値の代入を示す)とされ、分極量C1が補正される。
 ここで、開放電圧OCV1は電流積算によって求められる。このため、ブラインドチャージが実行された場合、他の二次電池との間で流れる電流については、電流センサ12で検出できないため、このとき流れる電流は開放電圧OCV1には反映されない。一方、開放電圧OCV2については、電流積算とは異なる方法(詳細は後述する)で求められ、この方法では他の二次電池との間で流れる電流を含めた状態でOCV2が測定される。このため、これらの差(OCV1-OCV2)の値は、ブラインドチャージが実行された場合には、実行されない場合に比較して大きくなる。そこで、関数f1()を実現する方法の一例としては、例えば、(OCV1-OCV2)の値と分極補正係数C1rとを対応付けしたテーブルをRAM10cに予め準備し、当該テーブルに前述した差の値を適用することで、分極補正係数C1rを得ることができる。
 ステップS174では、CPU10aは、開放電圧OCV1と開放電圧OCV2の差(OCV1-OCV2)を、成層化補正係数C2rを求めるための関数f2()に適用し、成層化補正係数C2rを求める。ここで、成層化補正係数C2rとは、成層化による誤差を除外するために制御部10が推測値として有している成層化量C2を、ブラインドチャージの検出に応じて補正するための係数である。具体的には、ブラインドチャージが検出された場合には、例えば、C2←C2-C2rとされ、成層化量C2が補正される。なお、開放電圧OCV1と開放電圧OCV2の関係は前述した場合と同様であり、また、成層化補正係数C2rと(OCV1-OCV2)との対応関係を示すテーブルをRAM10cに予め準備し、当該テーブルに基づいて判断することで、成層化補正係数C2rを得ることができることも前述の場合と同様である。
 以上の処理により、分極補正係数C1rと成層化補正係数C2rとを得る。このような補正係数を用いることにより、ブラインドチャージの発生によって成層化および分極が変化した場合でも、変化前の成層化量および分極量をこれらの補正係数によって補正することで、変化後の成層化量および分極量を得ることができる。
 つぎに、図21を参照して、ブラインドディスチャージが検出された場合に、分極による影響を除外するための補正係数の値を調整するための処理について説明する。図21の処理は、例えば、所定の周期で実行される処理である。このフローチャートが開始されると以下のステップが実行される。
 ステップS180では、CPU10aは、BD確定フラグが“1”であるか否かを判定し、“1”である場合(ステップS180:Yes)にはステップS181に進み、それ以外の場合(ステップS180:No)には処理を終了する。
 ステップS181では、CPU10aは、電圧推移から開放電圧OCV2を求める。なお、この処理は、図20のステップS171の処理と同様であるので詳細な説明は省略する。
 ステップS182では、CPU10aは、電流積算によって求められ、RAM10cにパラメータ10caとして格納されている開放電圧OCV1の最終更新値を取得する。なお、この処理は、図20のステップS172の処理と同様であるので詳細な説明は省略する。
 ステップS183では、CPU10aは、開放電圧OCV1と開放電圧OCV2の差(OCV1-OCV2)を、成層化補正係数C3rを求めるための関数f3()に適用し、成層化補正係数C3rを求める。ここで、成層化補正係数C3rとは、成層化による誤差を除外するために制御部10が推測値として有している成層化量C2を、ブラインドディスチャージの検出に応じて補正するための係数である。具体的には、ブラインドディスチャージが検出された場合には、例えば、C2←C2-C3r(←は変数への値の代入を示す)とされ、成層化量C2が補正される。関数f3()の求め方は前述したf2()の場合と同様であるのでその説明は省略する。
 なお、ブラインドディスチャージの場合、分極よりも成層化の方が充電率推定に与える影響が顕著であり、分極による影響は僅少であるので、図21の処理では分極補正係数については算出しなくても特に問題にならないので省略している。
 以上の処理により、成層化補正係数C3rを得る。このような補正係数を用いることにより、ブラインドディスチャージの発生によって成層化量が変化した場合でも、変化前の成層化量をこれらの補正係数によって補正することで、変化後の成層化量を得ることができる。
 つぎに、図22を参照して、クランキング抵抗Rを廃棄する処理について説明する。図22に示すフローチャートの処理は、例えば、一定の時間間隔で実行される。この図22の処理が開始されると、以下のステップが実行される。
 ステップS190において、CPU10aは、BC確定フラグまたはBD確定フラグが“1”であるか否かを判定し、“1”である場合(ステップS190:Yes)にはステップS191に進み、それ以外の場合(ステップS190:No)には処理を終了する。
 ステップS191では、CPU10aは、ジャンプスタート時におけるクランキング(スタータモータ18によってエンジン17を回転駆動すること)において測定され、RAM10cにパラメータ10caとして格納されているクランキング抵抗Rを廃棄する。ここで、クランキング抵抗Rとは、スタータモータ18によってエンジン17を回転駆動する際に二次電池14からスタータモータ18に流れる電流と、二次電池14の端子電圧とから求めるインピーダンスの実部成分である。すなわち、ジャンプスタートにおけるクランキングでは、ブラインドチャージまたはブラインドディスチャージが生じるため、クランキング抵抗Rを正確に求めることができないため、このようなクランキング抵抗Rは廃棄する。このため、誤差を含むクランキング抵抗に基づいて誤った判断がされることを防止できる。
 なお、ブラインドチャージが発生した場合には、図20および図22の処理が終了した後に、BC確定フラグを“0”の状態にし、ブラインドディスチャージが発生した場合には、図20および図22の処理が終了した後に、BD確定フラグを“0”の状態にすることで、新たなブラインドチャージまたはブラインドディスチャージの発生に備えることができる。
(E)変形実施形態の説明
 以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、ジャンプスタートが実行される場合を例に挙げて説明したが、本願における「非正規充放電」とは、これのみに限定されるものではなく、例えば、商用電源電力を直流電力に変換して二次電池を充電する充電器によって充電がされる場合や、二次電池に外部機器(例えば、直流電力を交流電力に変換するインバータ等)が接続された場合にこれを非正規充放電として検出するようにしてもよい。
 また、以上の実施形態では、式(1)に基づいて非正規充放電であるジャンプスタートを検出するようにしたが、これ以外の式を用いるようにしてもよい。例えば、インピーダンスではなくコンダクタンスGを用いて、以下の式(2)に基づいて判定するようにしてもよい。
D=ΔI-G×ΔV・・・(2)
 あるいは、静的インピーダンスZではなく、一定の定数Kを用いて、ΔI×KとΔVとの差が変化した場合に非正規充放電が実行されたと判定するようにしてもよい。
 また、分極量および成層化量については、ステップS23,S24,S173,S174,S183に示す式に基づいて補正を行うようにしたが、これ以外の式に基づいて補正を行うようにしてもよい。さらに、分極量および成層化量を個別に補正するようにしたが、これらをまとめて1つの量とし、これらをまとめて補正するようにしてもよい。
 また、以上の実施形態では、故障車と救援車の双方を検出するために、図6のステップS7の処理によりDの絶対値と閾値Thとを比較してジャンプスタートの発生を判定するようにした。ここで、救援車側では、ジャンプスタートに起因して分極量および成層化量は減少することから、分極量および成層化量による影響は故障車側に比較すると小さい。しかしながら、救援車側では、ジャンプスタートにより、電流が外部に取り出されることから、センサによって検出されている充電率よりも実際の充電率の方が低い状態となる。この場合、検出された充電率に基づいて二次電池14を使用していると、二次電池14のあがりを招いてしまうことがある。そこで、例えば、図6のステップS8の処理においてジャンプスタート発生フラグを“1”にした後に、Dがプラスの場合には図9,11の処理を実行し、Dがマイナスの場合には、例えば、図9の処理は実行せずに図11の処理のみを実行し、充電率が検出された充電率よりも低いことを通知するとともに、必要に応じて充電率を再計算するようにしてもよい。すなわち、故障車と救援車のそれぞれにおいて実行する処理を区別するようにしてもよい。なお、Dがマイナスの場合に、必要に応じて、図11の処理のみならず図9の処理を実行するようにしてもよいことは言うまでもない。
 1 二次電池状態検出装置
 10 制御部(非正規充放電検出手段、状態検出手段)
 10a CPU
 10b ROM
 10c RAM
 10d 通信部
 10e 表示部
 10f I/F
 11 電圧センサ(電圧検出手段)
 12 電流センサ(電流検出手段)
 13 温度センサ
 14 二次電池
 15 放電回路
 16 オルタネータ
 17 エンジン
 18 スタータモータ
 19 負荷

Claims (13)

  1.  車両に搭載されている二次電池の状態を検出する二次電池状態検出装置において、
     前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出手段と、
     前記二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
     前記二次電池の端子に対して外部機器が直接接続され、前記電流検出手段を経由せずに前記二次電池が充電または放電された場合に、前記電流検出手段および前記電圧検出手段によって検出された電流値と電圧値の変化に基づいてこのような非正規の充放電の発生の有無を判定する判定手段と、
     を有することを特徴とする二次電池状態検出装置。
  2.  前記判定手段は、自車両または他車両の二次電池の上がりを救済するために、前記自車両および前記他車両の二次電池同士がケーブルによって接続された場合に、前記自車両の二次電池において、前記電流検出手段を経由せずに充電される非正規充電としてのブラインドチャージが発生したか、または、前記電流検出手段を経由せずに放電される非正規放電としてのブラインドディスチャージが発生したかを前記電流検出手段および前記電圧検出手段によって検出された電流値と電圧値の変化の大小関係に基づいて判定することを特徴とする請求項1に記載の二次電池状態検出装置。
  3.  前記電流検出手段および前記電圧検出手段によって検出された電流値および電圧値ならびに前記判定手段の判定結果を参照して前記二次電池の状態を検出する状態検出手段を有することを特徴とする請求項1に記載の二次電池状態検出装置。
  4.  前記判定手段によって前記非正規充放電が発生したと判定された場合には、前記状態検出手段は、前記非正規充放電が発生した際に測定した前記二次電池のインピーダンス値を廃棄することを特徴とする請求項3に記載の二次電池状態検出装置。
  5.  前記判定手段によって前記非正規充放電が発生したと判定された場合には、前記非正規充放電の発生を、他の装置に対して通知することを特徴とする請求項1に記載の二次電池状態検出装置。
  6.  前記判定手段は、前記電流検出手段によって検出された電流の変化をΔIとし、前記電圧検出手段によって検出された電圧の変化をΔVとし、前記二次電池の内部抵抗をZとした場合に、ΔV-ΔI×Zによって得られる値の正負に応じてブラインドチャージまたはブラインドディスチャージを判定することを特徴とする請求項2に記載の二次電池状態検出装置。
  7.  前記判定手段は、前記ΔV-ΔI×Zによって得られる正の値または負の値にそれぞれ対応する閾値を有し、当該閾値との比較に基づいてブラインドチャージまたはブラインドディスチャージが発生したと判定することを特徴とする請求項6に記載の二次電池状態検出装置。
  8.  前記判定手段は、前記ΔV-ΔI×Zによって得られる値が前記正または負の閾値を超えた場合、判定対象となった電圧および電流のうち、時間的に前に測定した電圧および電流を基準値として固定し、当該基準値と最新の電圧および電流によってΔVおよびΔIを求め、前記ΔV-ΔI×Zによって得られる値が一定期間継続して前記正または負の閾値を超えた場合に、前記ブラインドチャージまたはブラインドディスチャージが発生したと判定することを特徴とする請求項7に記載の二次電池状態検出装置。
  9.  前記判定手段は、前記自車両のエンジンが停止している場合にのみ前記ブラインドチャージの判定を行うことを特徴とする請求項2に記載の二次電池状態検出装置。
  10.  前記判定手段は、前記ブラインドチャージが発生したと判定した場合には、前記自車両のエンジンが停止されるまでの間は、前記ブラインドディスチャージの判定を行わないことを特徴とする請求項2に記載の二次電池状態検出装置。
  11.  前記判定手段は、前記ブラインドディスチャージが発生したと判定した場合であっても、前記変化前よりも電圧が上昇した場合には前記ブラインドチャージが発生したと判定を修正することを特徴とする請求項2に記載の二次電池状態検出装置。
  12.  前記ブラインドチャージまたはブラインドディスチャージによって生じる分極現象または成層化現象の変化量を考慮して前記二次電池の状態を推定する状態検出手段を有することを特徴とする請求項2に記載の二次電池状態検出装置。
  13.  車両に搭載されている二次電池の状態を、電流検出手段および電圧検出手段の検出結果を参照して検出する二次電池状態検出方法において、
     前記二次電池の端子に対して外部機器が直接接続され、前記電流検出手段を経由せずに前記二次電池が充電または放電された場合に、前記電流検出手段および前記電圧検出手段による電流と電圧の変化に基づいてこのような非正規の充放電の発生の有無を判定する判定ステップ、
     を有することを特徴とする二次電池状態検出方法。
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