JP3817141B2 - 車両用バッテリの劣化度判定方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの劣化度を判定する車両用バッテリの劣化度判定方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両使用中のバッテリの劣化度を判定するには、車両用鉛バッテリの場合、エンジンの始動性が悪くなったこと、また電気車両用バッテリの場合、走行距離が短くなったことなどにより、人の感覚に頼って判断することが一般に行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、人の感覚に頼って判断することは信頼性に乏しく、しばしば判断を誤り、バッテリ上がりを生じてしまうことがあった。
【０００４】
よって、本発明は上述した状況に鑑み、車両使用中のバッテリの劣化度を判定することのできる車両用バッテリの劣化度判定方法及び装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する請求項１乃至請求項９記載の本発明は、車両用バッテリの劣化度判定方法に、請求項１０乃至請求項１８記載の本発明は、車両用バッテリの劣化度判定装置にそれぞれ関し、いずれの発明も、バッテリの純抵抗がバッテリの劣化度に応じて変化することに着目してなされたものである。
【０００６】
上記課題を解決するためなされた請求項１記載の発明は、車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの劣化度を判定する車両用バッテリの劣化度判定方法において、前記搭載されたバッテリに相当するバッテリの未使用時における充電状態に対応するバッテリの純抵抗と寿命時における充電状態に対応するバッテリの純抵抗とをそれぞれ予め定めておき、前記搭載されたバッテリから前記負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたとき周期的に測定して得た前記バッテリの端子電圧と放電電流とに基づいて、前記搭載されたバッテリの純抵抗を測定し、該測定した純抵抗と、該純抵抗を測定したときの前記搭載されたバッテリの充電状態に対応する前記予め定めた未使用時における純抵抗及び前記予め定めた寿命時における純抵抗とに基づいて、前記搭載されたバッテリの劣化度を算出し判定することを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法に存する。
【０００７】
上述した請求項１記載の手順によれば、まず搭載されたバッテリに相当するバッテリの未使用時における充電状態に対応するバッテリの純抵抗と寿命時における充電状態に対応するバッテリの純抵抗とをそれぞれ予め定めておき、車両に搭載されているバッテリから負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたとき周期的に測定して得た車両に搭載されたバッテリの端子電圧と放電電流とに基づいてバッテリの純抵抗を測定する。次に、測定した純抵抗と、該純抵抗を測定したときの搭載されたバッテリの充電状態に対応する予め定めた未使用時における純抵抗及び予め定めた寿命時における純抵抗とに基づいて、搭載されたバッテリの劣化度を算出し判定しているので、車両使用状態において、搭載されたバッテリの劣化度を自動的に判定することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、前記劣化度を、前記測定した純抵抗と前記未使用時の純抵抗との差を、前記寿命時の純抵抗と前記未使用時の純抵抗との差で除した値の百分率によって求めることを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法に存する。
【０００９】
上述した請求項２記載の手順によれば、劣化度を、百分率によって求めているので、劣化の進行具合を具体的な数値によって客観的に把握できる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、前記負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたときの前記バッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定してこれら端子電圧と放電電流との相関を示す前記増大する放電電流に対する電圧−電流特性の第１の近似曲線式と前記減少する放電電流に対する電圧−電流特性の第２の近似曲線式とを求め、前記第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に第１の点を、前記第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に第２の点をそれぞれ定め、前記第２の点に対応する第２の放電電流が流れたとき第２の電圧降下を生じさせる、バッテリの純抵抗と第２の分極抵抗成分からなる第２の合成抵抗と同一の抵抗値を有する第１の想定点を前記第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に、前記第１の点に対応する第１の放電電流が流れたとき第１の電圧降下を生じさせる、バッテリの純抵抗と第１の分極抵抗成分からなる第１の合成抵抗と同一の抵抗値を有する第２の想定点を前記第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上にそれぞれ想定し、前記第２の点と前記第１の想定点とを結ぶ直線の第１の傾斜を、前記第２の放電電流と前記第１の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、前記第２の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、前記第２の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第１の補正傾斜を求めるとともに、前記第１の点と前記第２の想定点とを結ぶ直線の第２の傾斜を、前記第１の放電電流と前記第２の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、前記第１の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、第１の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第２の補正傾斜を求め、該求めた前記第１及び第２の傾斜を加算平均して平均傾斜を求め、該求めた平均傾斜を前記バッテリの前記純抵抗として測定することを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法に存する。
【００１１】
上述した請求項３記載の手順によれば、車両用バッテリの劣化度を判定するために使用するバッテリの純抵抗の測定方法に特徴を有し、車両の負荷にバッテリから電力が供給され、車両の負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたときのバッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定してこれら端子電圧と放電電流との相関を示す増大する放電電流に対する電圧−電流特性の第１の近似曲線式と減少する放電電流に対する電圧−電流特性の第２の近似曲線式とを求める。
【００１２】
次に、第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に第１の点を、第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に第２の点をそれぞれ定める。そして、第２の点に対応する第２の放電電流が流れたとき第２の電圧降下を生じさせる、バッテリの純抵抗と第２の分極抵抗成分からなる第２の合成抵抗と同一の抵抗値を有する第１の想定点を前記第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に、第１の点に対応する第１の放電電流が流れたとき第１の電圧降下を生じさせる、バッテリの純抵抗と第１の分極抵抗成分からなる第１の合成抵抗と同一の抵抗値を有する第２の想定点を前記第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上にそれぞれ想定する。
【００１３】
その後、第２の点と第１の想定点とを結ぶ直線の第１の傾斜を、第２の放電電流と第１の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、第２の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、第２の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第１の補正傾斜を求めるとともに、第１の点と前記第２の想定点とを結ぶ直線の第２の傾斜を、第１の放電電流と第２の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、第１の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、第１の分極抵抗成による電圧降下分を除いた第２の補正傾斜を求める。
【００１４】
このようにして求めた第１及び第２の傾斜を加算平均して平均傾斜を求め、該求めた平均傾斜をバッテリの純抵抗として測定している。したがって、車両の通常の使用状態で負荷に電力を供給したときのバッテリの端子電圧と放電電流とを測定し、この測定の結果得られるデータを処理するだけで、バッテリの純抵抗を測定することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、前記第１の点と前記第２の点とを、前記第１の近似曲線式と前記第２の近似曲線式を求めるため測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流の存在する範囲内に定めることを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法に存する。
【００１６】
上述した請求項５記載の手順によれば、第１の点と第２の点とを、第１の近似曲線式と第２の近似曲線式を求めるため測定したバッテリの端子電圧と放電電流の存在する範囲内に定めているので、傾斜を求めるための少なくとも一方が実データに基づくものとなり、実際から大きく外れた点を使用することをなくすることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、前記第１の近似曲線式と前記第２の近似曲線式とを求めるに当たって、周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とを最新の所定時間分収集して格納、記憶しておくことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法に存する。
【００１８】
上述した請求項５記載の手順によれば、第１の近似曲線式と第２の近似曲線式とを求めるに当たって、周期的に測定したバッテリの端子電圧と放電電流とを最新の所定時間分収集して格納、記憶しているので、この記憶した実データを用いて、第１の近似曲線式と第２の近似曲線式とを求めるに必要な放電電流が流れたことを確認してから、記憶してある実データを用いて第１の近似曲線式と第２の近似曲線式とを求めることができる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、前記負荷に放電電流が流れたときの前記バッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定して得、所定期間に所定値以上に急激に増大する放電電流が流れたときの前記測定によって得られた端子電圧と放電電流に基づいて、前記端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求め、該求めた端子電圧の変化量を放電電流の変化量により除して求めた値をバッテリの純抵抗として測定することを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法に存する。
【００２０】
上述した請求項６記載の手順によれば、所定期間に所定値以上に急激に増大する放電電流が流れたときの端子電圧と放電電流に基づいて、端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求めているので、この単位時間に増大した放電電流によって発生する分極は非常に小さく、端子電圧の変化量、すなわち、電圧降下に分極抵抗成分の占める割合が極めて小さく、実質的に純抵抗によるものとみなすことができ、よって、端子電圧の変化量を放電電流の変化量により除して求めた値はバッテリの純抵抗を表すとすることができる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、前記端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求めるに当たって、前記放電電流が所定期間に所定値以上増大するものであることを検出することを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法に存する。
【００２２】
上述した請求項７記載の手順によれば、端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求めるに当たって、放電電流が所定期間に所定値以上増大するものであることを検出していて、放電電流が所定期間に所定値以上増大するものでないときには、単位時間当たりの変化量を求めることがないので、測定した純抵抗の精度を常に所定範囲内のものとすることができる。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、前記放電電流が所定期間に所定値以上増大するものであることを検出するに当たって、周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とを少なくとも最新の所定期間分収集して格納、記憶しておき、該記憶しておいた最新の所定期間分の端子電圧と放電電流とに基づいて、前記放電電流が所定期間に所定値以上の増大があることを検出したとき、該所定期間内の端子電圧と放電電流とにより、前記単位時間当たりの変化量を求めることを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法に存する。
【００２４】
上述した請求項８記載の手順によれば、周期的に測定したバッテリの端子電圧と放電電流とを少なくとも最新の所定期間分収集して格納、記憶していて、この記憶した最新の所定期間分の端子電圧と放電電流とに基づいて、放電電流が所定期間に所定値以上の増大があることを検出したとき、所定期間内の端子電圧と放電電流とにより、単位時間当たりの変化量を求めるようにしているので、都合のよい任意の時点で純抵抗を求めるための処理を行うことができる。
【００２５】
請求項９記載の発明は、図１（ａ）の基本構成図に示す如く、車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの劣化度を判定する車両用バッテリの劣化度判定装置において、前記搭載されたバッテリから前記負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたとき周期的に測定して得た前記バッテリの端子電圧と放電電流とに基づいて、前記搭載されたバッテリの純抵抗を測定する純抵抗測定手段２３ａ−１と、前記搭載されたバッテリに相当するバッテリの未使用時における充電状態に対応するバッテリの純抵抗と寿命時における充電状態に対応するバッテリの純抵抗とをそれぞれ予め記憶している純抵抗記憶手段２３ｂ−１と、前記純抵抗測定手段により測定した純抵抗と、該純抵抗を測定したときの前記搭載されたバッテリの充電状態に対応する前記純抵抗記憶手段に予め記憶されている当該バッテリの未使用時における純抵抗及び寿命時における純抵抗とに基づいて、前記搭載されたバッテリの劣化度を算出し判定する劣化度算出判定手段２３ａ−２とを備えることを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置に存する。
【００２６】
上述した請求項９記載の発明によれば、純抵抗測定手段２３ａ−１が、車両に搭載されているバッテリから負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたとき周期的に測定して得た車両に搭載されたバッテリの端子電圧と放電電流とに基づいて、搭載されたバッテリの純抵抗を測定する。劣化度算出判定手段２３ａ−２が、測定した純抵抗と、純抵抗を測定したときの搭載されたバッテリの充電状態に対応する純抵抗記憶手段２３ｂ−１に予め記憶されている未使用時における純抵抗及び寿命時における純抵抗とに基づいて、搭載されたバッテリの劣化度を算出し判定しているので、車両使用状態において、バッテリの劣化度を自動的に判定することができる。
【００２７】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、劣化度算出判定手段２３ａ−２は、前記劣化度を、前記測定した純抵抗と前記未使用時の純抵抗との差を、前記寿命時の純抵抗と前記未使用時の純抵抗との差で除した値の百分率によって求めることを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置に存する。
【００２８】
上述した請求項１０記載の発明によれば、劣化度算出判定手段２３ａ−２が劣化度を百分率によって求めているので、劣化の進行具合を具体的な数値によって客観的に把握できる。
【００２９】
請求項１１記載の発明は、図１（ｂ）の部分構成図に示す如く、請求項９又は１０に記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、前記純抵抗測定手段２３ａ−１は、前記負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたときの前記バッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定する電圧・電流測定手段２３ａ−１１と、該電圧・電流測定手段によって測定した端子電圧と放電電流との相関を示す前記増大する放電電流に対する電圧−電流特性の第１の近似曲線式と前記減少する放電電流に対する電圧−電流特性の第２の近似曲線式とを求める近似曲線式算出手段２３ａ−１２と、前記第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に定めた第２の点に対応する第２の放電電流が流れたとき第２の電圧降下を生じさせる、バッテリの純抵抗と第２の分極抵抗成分からなる第２の合成抵抗と同一の抵抗値を有する第１の想定点を前記第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に、前記第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に定めた第１の点に対応する第１の放電電流が流れたとき第１の電圧降下を生じさせるバッテリの純抵抗と第１の分極抵抗成分からなる第１の合成抵抗と同一の抵抗値を有する第２の想定点を前記第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上にそれぞれ想定し、前記第２の点と前記第１の想定点とを結ぶ直線の第１の傾斜を、前記第２の放電電流と前記第２の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、前記第２の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、前記第２の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第１の補正傾斜を求めるとともに、前記第１の点と前記第２の想定点とを結ぶ直線の第２の傾斜を、前記第１の放電電流と前記第２の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、前記第１の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、前記第１の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第２の補正傾斜を求め、該求めた前記第１の補正傾斜と第２の補正傾斜とを加算平均して平均傾斜を求める演算手段２３ａ−１３とを備え、該該演算手段によって求めた前記平均傾斜を前記バッテリの前記純抵抗として測定することを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置に存する。
【００３０】
上述した請求項１１記載の発明によれば、バッテリから車両の負荷に電力を供給して負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたときのバッテリの端子電圧と放電電流とを電圧・電流測定手段２３ａ−１１が周期的に測定する。電圧・電流測定手段によって測定した端子電圧と放電電流との相関を示す増大する放電電流に対する電圧−電流特性の第１の近似曲線式と減少する放電電流に対する電圧−電流特性の第２の近似曲線式とを近似曲線式算出手段２３ａ−１２が求める。
【００３１】
バッテリの純抵抗として測定するに当たって、演算手段２３ａ−１３が、まず、第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に定めた第２の点に対応する第２の放電電流が流れたとき第２の電圧降下を生じさせる、バッテリの純抵抗と第２の分極抵抗成分からなる第２の合成抵抗と同一の抵抗値を有する第１の想定点を前記第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に、前記第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に定めた第１の点に対応する第１の放電電流が流れたとき第１の電圧降下を生じさせるバッテリの純抵抗と第１の分極抵抗成分からなる第１の合成抵抗と同一の抵抗値を有する第２の想定点を前記第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上にそれぞれ想定する。
【００３２】
次に、第２の点と第１の想定点とを結ぶ直線の第１の傾斜を、第２の放電電流と第２の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、第２の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、第２の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第１の補正傾斜を求めるとともに、第１の点と第２の想定点とを結ぶ直線の第２の傾斜を、第１の放電電流と第２の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、第１の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、第１の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第２の補正傾斜を求める。
【００３３】
そして最後に、この求めた第１の補正傾斜と第２の補正傾斜とを加算平均して平均傾斜を求め、この求めた平均傾斜をバッテリの純抵抗として測定する。したがって、車両の通常の使用状態で負荷に電力を供給したときのバッテリの端子電圧と放電電流とを測定し、この測定の結果得られるデータを処理するだけで、バッテリの純抵抗を測定することができる
【００３４】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、前記演算手段は、前記第１の点と前記第２の点とを、前記第１の近似曲線式と前記第２の近似曲線式を求めるため測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流の存在する範囲内に定めることを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置に存する。
【００３５】
上述した請求項１２記載の発明によれば、演算手段は、第１の点と第２の点とを、第１の近似曲線式と第２の近似曲線式を求めるため測定したバッテリの端子電圧と放電電流の存在する範囲内に定めているので、傾斜を求めるための少なくとも一方が実データに基づくものとなり、実際から大きく外れた点を使用することをなくすることができる。
【００３６】
請求項１３記載の発明は、請求項１１又は１２記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、前記近似曲線式算出手段は、前記第１の近似曲線式と前記第２の近似曲線式を求めるために、前記電圧・電流測定手段により周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とを、最新の所定時間分収集して格納、記憶する記憶手段２３ｂ−２を有することを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置に存する。
【００３７】
上述した請求項１３記載の発明によれば、記憶手段２３ｂ−２が、第１の近似曲線式と第２の近似曲線式を求めるために、電圧・電流測定手段により周期的に測定したバッテリの端子電圧と放電電流とを、最新の所定時間分収集して格納、記憶しているので、この記憶した実データを用いて、第１の近似曲線式と第２の近似曲線式とを求めるに必要な放電電流が流れたことを確認してから、記憶してある実データを用いて第１の近似曲線式と前記第２の近似曲線式とを求めることができる。
【００３８】
請求項１４記載の発明は、図１（ｃ）の部分構成図に示す如く、請求項９又は１０に記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、前記純抵抗測定手段２３ａ−１は、前記負荷に放電電流が流れたときの前記バッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定して得る電圧・電流測定手段２３ａ−１５と、所定期間に所定値以上に急激に増大する放電電流が流れたときの前記電圧・電流測定手段によって得られた端子電圧と放電電流に基づいて、前記端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求める変化量算出手段２３ａ−１６と、該変化量算出手段によって求めた端子電圧の変化量を放電電流の変化量により除算する除算手段２３ａ−１７とを備え、該除算手段によって求めた値をバッテリの純抵抗として測定することを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置に存する。
【００３９】
上述した請求項１４記載の発明によれば、電圧・電流測定手段２３ａ−１５が、車両に搭載されている負荷に放電電流が流れたときの車両に搭載されたバッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定して得る。変化量算出手段２３ａ−１６が、所定期間に所定値以上に急激に増大する放電電流が流れたときの電圧・電流測定手段によって得られた端子電圧と放電電流に基づいて、端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求める。除算手段２３ａ−１７が、変化量算出手段によって求めた端子電圧の変化量を放電電流の変化量により除算する。そして、除算手段によって求めた値をバッテリの純抵抗として測定する。
【００４０】
所定期間に所定値以上に急激に増大する放電電流が流れたときの端子電圧と放電電流に基づいて、変化量算出手段２３ａ−２が、端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求めているので、この単位時間に増大した放電電流によって発生する分極は非常に小さく、端子電圧の変化量、すなわち、電圧降下に分極抵抗成分の占める割合が極めて小さく、実質的に純抵抗によるものとみなすことができ、よって、除算手段２３ａ−１７が、端子電圧の変化量を放電電流の変化量により除して求めた値はバッテリの純抵抗を表すとすることができる。
【００４１】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、前記変化量算出手段は、前記端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求めるに当たって、前記放電電流が所定期間に所定値以上増大するものであることを検出する電流増加検出手段２３ａ−１６１を有することを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置に存する。
【００４２】
上述した請求項１５記載の発明によれば、変化量算出手段２３ａ−１６が端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求めるに当たって、電流増加検出手段２３ａ−１６１が放電電流が所定期間に所定値以上増大するものであることを検出していて、放電電流が所定期間に所定値以上増大するものでないときには、単位時間当たりの変化量を求めることがないので、測定した純抵抗の精度を常に所定範囲内のものとすることができる。
【００４３】
請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、前記変化量算出手段は、前記放電電流が所定期間に所定値以上の増大があることを検出するに当たって、周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とを少なくとも最新の所定期間分収集して格納、記憶しておく記憶手段２３ｂ−３を更に有し、前記記憶手段に記憶しておいた最新の所定期間分の端子電圧と放電電流とに基づいて、前記電流増加検出手段が前記放電電流が所定期間に所定値以上の増大があることを検出したとき、前記所定期間内の端子電圧と放電電流とにより、前記単位時間当たりの変化量を求めることを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置に存する。
【００４４】
上述した請求項１６記載の発明によれば、記憶手段２３ｂ−３が、周期的に測定したバッテリの端子電圧と放電電流とを少なくとも最新の所定期間分収集して格納、記憶していて、この記憶した最新の所定期間分の端子電圧と放電電流とに基づいて、電流増加検出手段２３ａ−１６１が放電電流が所定期間に所定値以上の増大があることを検出したとき、変化量算出手段２３ａ−２が所定期間内の端子電圧と放電電流とにより、単位時間当たりの変化量を求めるようにしているので、都合のよい任意の時点で純抵抗を求めるための処理を行うことができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による車両用バッテリの劣化度判定方法を、本発明による車両用バッテリの劣化度判定装置の一実施形態と共に、図２を参照して説明する。
【００４６】
図２は本発明の車両用バッテリの劣化度判定方法を適用した本発明の一実施形態に係る車両用バッテリの劣化度判定装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図であり、図中符号１で示す本実施形態の車両用バッテリ純抵抗測定装置は、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。
【００４７】
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から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、バッテリ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、エンジン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。
【００４８】
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をジェネレータ（発電機）として機能させ、運動エネルギを電気エ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いる。
【００４９】
なお、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のフライホイールを強制的に回転させるセルモータとして用いられるが、その場合にモータジェネレータ５には、短時間に大きな電流が流される。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ってイグニッションスイッチやアクセサリスイ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、定常電流に移行する。
【００５０】
本実施形態の車両用バッテリの劣化度判定装置１は、アシスト走行用のモータやセル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、バッテリ１３に並列接続した１Ｍオーム程度の抵抗を有し、バッテリ１３の端子電圧Ｖを検出する電圧センサ１７とを備えている。
【００５１】
また、本実施形態の車両用バッテリの劣化度判定装置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、「Ｉ／Ｆ」と略記する。）２１におけるＡ／Ｄ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をさらに備えている。
【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Ｉ／Ｆ２１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、イグニッションスイ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）のスイッチ等が、さらに接続されている。
【００５３】
前記ＲＡＭ２３ｂは、各種データ記憶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ＲＯＭ２３ｃ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いる。
【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Ｉ／Ｆ２１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前記ＲＡＭ２３ｂのデータエリア（記憶手段に相当する）に所定期間前のものから最新のものまでの分、格納、記憶される。この記憶された実データは、バッテリの純抵抗を測定し、測定した純抵抗によりバッテリの劣化度を判定するために利用される。
【００５５】
次に、前記ＲＯＭ２３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ２３ａが行うバッテリ劣化度判定処理を、図３を参照して説明する。
【００５６】
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、まず初期設定を実行する（ステップＳ１）。
【００５７】
ステップＳ１の初期設定が済んだならば、次に、ＣＰＵ２３ａは、電流センサ１５の検出したバッテリ１３の放電電流Ｉと電圧センサ１７の検出したバッテリ１３の端子電圧ＶとのＡ／Ｄ変換値を対にしてＩ／Ｆ２１を介して読み込み、読み込んだ実データの最新のものを、所定時間分、ＲＡＭ２３ｂのデータエリアに格納、記憶して収集する実データ収集処理を実行する（ステップＳ２）。このステップＳ２における実データ収集処理は常に継続的に行われる。
【００５８】
続いて、ステップＳ２において収集された放電電流Ｉと端子電圧Ｖとの最新の所定時間分の実データに基づいて、バッテリの純抵抗を測定する純抵抗測定処理が行われ（ステップＳ３）、測定された純抵抗は劣化度を算出し判定する（ステップＳ４）ために利用される。測定したバッテリの純抵抗を利用してバッテリの劣化度を算出し判定するため、前記ＲＡＭ２３ｂのバックアップされたデータエリア或いは不揮発性メモリ（図示せず）には、当該バッテリの充電状態に対応するバッテリの純抵抗を未使用時と寿命時についてそれぞれ測定されて予め記憶されている。
【００５９】
なお、未使用時の新品のバッテリの純抵抗Ｒｎと、寿命時の使い古したバッテリの純抵抗Ｒａは、充電状態によって変化し、充電状態に対して図４に示すような相関関係を有し、ＲＡＭ２３ｂのバックアップされたデータエリア或いは不揮発性メモリ（図示せず）に記憶するに当たって、データテーブル化される。車載されたバッテリの充電状態Ｘ％は適宜の方法によって測定されることができるので、この測定した充電状態を利用することで、純抵抗の測定が行われたときのバッテリの充電状態Ｘ％に対応する未使用時の純抵抗Ｒｎと寿命時の純抵抗Ｒａのデータを読み出すことができる。
【００６０】
ステップＳ４における劣化度算出判定処理では、具体的には、ステップＳ３で測定した純抵抗Ｒと、充電状態Ｘ％に対応する予め記憶した劣化のない新品の純抵抗Ｒｎとの差を、寿命が近くなった純抵抗Ｒａと新品の当該バッテリの純抵抗Ｒｎとの差で除して求めた値の百分率を求めることが行われる。すなわち、（Ｒ−Ｒｎ）／（Ｒａ−Ｒｎ）×１００％なる計算が行われる。
【００６１】
バッテリの使用状態、すなわち、負荷に放電電流が流れたとき周期的に測定して得たバッテリの端子電圧と放電電流とに基づいて、純抵抗を測定して得ることによって、簡単な計算によってバッテリの劣化度を百分率による具体的な数値として算出することができ、バッテリを使用しているときに、劣化の進行具合を客観的に把握できるようになる。
【００６２】
なお、上述した例は、劣化度を算出し判定する方法の一例であって、測定した純抵抗と純抵抗を測定したときの充電状態に対応する未使用時の純抵抗及び寿命時の純抵抗とがあれば、これらに基づいて、バッテリの劣化度を算出し判定することができ、車両使用状態において、バッテリの劣化度を自動的に判定することができる。
【００６３】
次に、バッテリの劣化度を判定するために使用するバッテリの純抵抗の測定の仕方の２例を以下説明する。
【００６４】
〔第１の例〕
因みに、１２Ｖ車、４２Ｖ車、ＥＶ車、ＨＥＶ車には、スタータモータ、モータジェネレータ、走行用モータなどの大電流を必要とする負荷を搭載されており、これらの負荷に電力を供給するバッテリの電圧−電流（Ｖ−Ｉ）特性の例は、図５及び図６に示すようになる。
【００６５】
Ｖ−Ｉ特性は図５に示すように、１次式Ｖ＝ａＩ＋ｂで近似する方式も考えられるが、図７に示す分極抵抗成分の非直線形の特性の影響により、１次式では高い相関を有する式を得ることは難しいので、本実施形態では、図６に示すように、Ｖ＝ａＩ² ＋ｂＩ＋ｃなる２次式の近似曲線式を最小二乗法によって得ることによって、高い相関を有する近似曲線式を用いることを必須とする。
【００６６】
上述したような大電流を必要とする負荷を駆動したとき、１回の放電によって、所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れる。このときのバッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定してこれら端子電圧と放電電流との相関を示す実データに基づいて、図８のグラフ中に示すように、放電が開始され増加方向に向かう増大する放電電流に対するＶ−Ｉ特性の第１の近似曲線式Ｍ１と、電流が最大に達しその後減少方向に向かう減少する放電電流に対するＶ−Ｉ特性の第２の近似曲線式Ｍ２の２つの式が得られる。なお、図８中に記載の式は実データによって得られた具体的な近似曲線式の一例である。これらの２つの近似曲線式Ｍ１と近似曲線式Ｍ２との違いを以下分析する。
【００６７】
一方の近似曲線式Ｍ１の場合、放電開始時点での分極抵抗成分を基準にすると、放電が開始し電流が増加すると、分極抵抗成分は徐々に増加していく。その後、電流が最大値になったところで、分極抵抗成分がピークに達し、電流の減少に伴って分極が解消していくはずである。しかし、実際には、電流の減少に比例して分極抵抗成分は解消するのではなく反応が遅れて現れるため、近似曲線式Ｍ２の場合、増加方向と同じＶ−Ｉ特性を示さず、増加方向よりも大きな電圧降下を発生させることになり、電流の増加と減少時にそれぞれ対応する２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２が得られることになる。
【００６８】
上述したＶ−Ｉ特性の２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２で表される近似曲線を用いて、バッテリの純抵抗Ｒを測定する方法を、図９乃至図１１を参照して、以下具体的に説明する。
【００６９】
まず、図９に示すように、上記近似曲線式の一方Ｍ１で表される近似曲線上の実データの範囲内に任意の点Ａを選択し、式Ｍ１の近似曲線の縦軸に対する切片Ｃ１から近似曲線上の点Ａまでの電圧降下ΔＶ１を求める。このΔＶ１を点Ａでの電流Ｉ１で除算した値は、純抵抗Ｒに純抵抗を除くその他の抵抗成分である分極抵抗成分のその時点での値Ｒｐｏｌ１を加算した合成抵抗である。すなわち、
Ｒ＋Ｒｐｏｌ１＝ΔＶ１／Ｉ１
である。
【００７０】
同様に、図９に示すように、上記近似曲線式の他方Ｍ２で表される近似曲線上の実データの範囲内に任意の点Ｂを選択し、式Ｍ２の近似曲線の縦軸に対する切片Ｃ２から近似曲線上の点Ｂまでの電圧降下ΔＶ２を求める。このΔＶ２を点Ｂでの電流Ｉ２で除算した値は、純抵抗Ｒに純抵抗を除くその他の抵抗成分である分極抵抗成分のその時点での値Ｒｐｏｌ２を加算した合成抵抗である。すなわち、
Ｒ＋Ｒｐｏｌ２＝ΔＶ２／Ｉ２
である。
【００７１】
上記２点Ａ及びＢの合成抵抗の値の差ΔＲは
ΔＲ＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ１−（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）＝Ｒｐｏｌ１−Ｒｐｏｌ２
となり、点Ａ及びＢにおける分極抵抗成分の差となる。これは、１回の放電中の純抵抗Ｒは変化しないことから明らかである。
【００７２】
なお、式Ｍ１で表される近似曲線上には、図１０に示すように、式Ｍ２の近似曲線上に選択した任意の点Ｂにおける合成抵抗（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）に等しい値（Ｒ＋Ｒｐｏｌ１′）をもった点Ａ′が存在する。また、式Ｍ２で表される近似曲線上にも、図９に示すように、式Ｍ１の近似曲線上に選択した任意の点Ａにおける合成抵抗（Ｒ＋Ｒｐｏｌ１）に等しい値（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２′）をもった点Ｂ′が存在する。すなわち、
Ｒ＋Ｒｐｏｌ１′＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ２となる点Ａ′が式Ｍ１で表される近似曲線上に、Ｒ＋Ｒｐｏｌ１＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ２′となる点Ｂ′が式Ｍ２で表される近似曲線上にそれぞれ存在する。
【００７３】
要するに、点Ａ′における電流及び電圧をそれぞれＩ１′及びＶ１′とし、点Ｂ′における電流及び電圧をそれぞれＩ２′及びＶ２′とすると、点Ａ′の座標（Ｉ１′、Ｖ１′）と点Ｂの座標（Ｉ２、Ｖ２）の分極抵抗成分の値が互いに等しく、また点Ａの座標（Ｉ１、Ｖ１）と点Ｂ′（Ｉ２′、Ｖ２′）の分極抵抗成分の値も互いに等しいことがわかる。
【００７４】
まず、Ｂ点を基準とし、この点Ｂの合成抵抗の値（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）と等しい値を持つ点Ａ′の電流Ｉ１′と電圧Ｖ１′の算出の仕方を以下説明する。
【００７５】
今、式Ｍ１で表される近似曲線の縦軸に対する切片Ｃ１からこの点Ａ′までの電圧降下をΔＶ１′とすると、これは
ΔＶ１′＝Ｃ１−（ａ１Ｉ１′² ＋ｂ１Ｉ１′＋Ｃ１）＝（Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）Ｉ１′
となり、この式を整理すると、
−（ａ１Ｉ１′ ＋ｂ１）＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ２
となり、点Ａ′の電流Ｉ１′は
Ｉ１′＝−（ｂ１＋Ｒ＋Ｒｐｏｌ２）／ａ１
となる。なお、Ｒ＋Ｒｐｏｌ２（＝Ｒ＋Ｒｐｏｌ１′）＝ΔＶ２／Ｉ２（＝ΔＶ１′／Ｉ１′）であるので、

となる。また、点Ａ′の電圧Ｖ１′は、上記式から明らかなように、
Ｖ１′＝ａ１Ｉ１′² ＋ｂ１Ｉ１′＋Ｃ１
であるので、点Ａ′の座標（Ｉ１′、Ｖ１′）は既知の値から定められる。
【００７６】
同様にして、Ａ点を基準とし、この点Ａの抵抗値（Ｒ＋Ｒｐｏｌ１）と等しい値を持つ点Ｂ′の電流Ｉ２′と電圧Ｖ２′も、

により既知の値から算出できる。なお、ΔＶ２′は、式２で表される近似曲線の縦軸に対する切片Ｃ２からこの点Ｂ′までの電圧降下である。
【００７７】
上述のようにして、点Ａ′の座標（Ｉ１′、Ｖ１′）が定まったら、図１０に示すように、点Ａ′の座標（Ｉ１′、Ｖ１′）と点Ｂの座標（Ｉ２、Ｖ２）とを結ぶ直線Ｌ１の傾斜を求めることによって合成抵抗の値Ｒ１が求められる。この合成抵抗の値Ｒ１は、純抵抗と分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２とからなる合成抵抗によって生じる電圧降下の差（Ｖ１′−Ｖ２）を各点において流れる電流の差（Ｉ１′−Ｉ２）によって除算することによって求められる。すなわち、
Ｒ１＝（Ｖ１′−Ｖ２）／（Ｉ１′−Ｉ２）
となる。
【００７８】
同様にして、点Ｂ′の座標（Ｉ２′、Ｖ２′）が定まったら、、図１１に示すように、点Ｂ′の座標（Ｉ２′、Ｖ２′）と点Ａの座標（Ｉ１、Ｖ１）とを結ぶ直線Ｌ２の傾斜を求めることによって合成抵抗の値Ｒ２が求められる。この合成抵抗の値Ｒ２は、純抵抗と分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１とからなる合成抵抗によって生じる電圧降下の差（Ｖ１−Ｖ２′）を各点において流れる電流の差（Ｉ１−Ｉ２′）によって除算することによって求められる。すなわち、
Ｒ２＝（Ｖ１−Ｖ２′）／（Ｉ１−Ｉ２′）
となる。
【００７９】
しかしながら、上述のようにして求められる合成抵抗の値Ｒ１及びＲ２は、純抵抗と分極抵抗成分とからなる合成抵抗によって生じる電圧降下の差を各点において流れる電流の差によって除算して求めたもので、純抵抗とは一致しない。２点間の傾きを純抵抗と一致させるには、分極抵抗成分によって生じる電圧降下分を除いた電圧降下の差を電流差によって除算してやればよい。
【００８０】
先ず、点Ｂを基準にした場合について説明すると、今、合成抵抗の値Ｒ１を
Ｒ１＝Ｒ１′＋Ｒｐｏｌ２＝Ｒ１′＋Ｒｐｏｌ１′
とすると、抵抗Ｒ１′に点Ａ′の電流Ｉ１′と点Ｂの電流Ｉ２との差に相当する電流が流れることによって生じる電圧降下は、分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１′（又はＲｐｏｌ２）に点Ａ′の電流Ｉ１′と点Ｂの電流Ｉ２の差に相当する電流が流れることによって生じる電圧降下分だけ、点Ａ′の電圧を持ち上げて補正してやればよく、次式が成立する。
Ｒ１′（Ｉ１′−Ｉ２）＝〔Ｖ１′＋Ｒｐｏｌ１′（Ｉ１′−Ｉ２）〕−Ｖ２
【００８１】
この式を整理すると、
Ｒ１′（Ｉ１′−Ｉ２）＝（Ｖ１′−Ｖ２）＋Ｒｐｏｌ１′（Ｉ１′−Ｉ２）となる。ここで、Ｒｐｏｌ１′＝ΔＶ１′／Ｉ１′−Ｒ１′であるので、
Ｒ１′（Ｉ１′−Ｉ２）＝（Ｖ１′−Ｖ２）＋（ΔＶ１′／Ｉ１′−Ｒ１′）（Ｉ１′−Ｉ２）
２Ｒ１′（Ｉ１′−Ｉ２）＝（Ｖ１′−Ｖ２）＋ΔＶ１′／Ｉ１′（Ｉ１′−Ｉ２）
となり、結果として、
Ｒ１′＝〔（Ｖ１′−Ｖ２）＋（ΔＶ１′／Ｉ１′）（Ｉ１′−Ｉ２）〕／２（Ｉ１′−Ｉ２）
が求められる。なお、（ΔＶ１′／Ｉ１′）は（ΔＶ２／Ｉ２）と置き換えることができる。
【００８２】
次に、点Ａを基準にした場合にも同様にして
Ｒ２＝Ｒ２′＋Ｒｐｏｌ１＝Ｒ２′＋Ｒｐｏｌ２′
とすると、この抵抗Ｒ２′に点Ａの電流Ｉ１と点Ｂ′の電流Ｉ２′の差に相当する電流が流れることによって生じる電圧降下は、分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１２′（又はＲｐｏｌ１）に点Ａの電流Ｉ１と点Ｂ′の電流Ｉ２′との差に相当する電流が流れることによって生じる電圧降下分、点Ｂ′の電圧を引き下げて補正してやればよく、次式が成立する。
Ｒ２′（Ｉ１−Ｉ２′）＝Ｖ１−〔Ｖ２′−Ｒｐｏｌ２′（Ｉ１−Ｉ２′）〕
【００８３】
この式を整理すると、
Ｒ２′（Ｉ１−Ｉ２′）＝（Ｖ１−Ｖ２′）＋Ｒｐｏｌ２′（Ｉ１−Ｉ２′）となる。ここで、Ｒｐｏｌ２′＝ΔＶ２′／Ｉ２′−Ｒ２′であるので、
Ｒ２′（Ｉ１−Ｉ２′）＝（Ｖ１−Ｖ２′）＋（ΔＶ２′／Ｉ２′−Ｒ２′）（Ｉ１−Ｉ２′）
２Ｒ２′（Ｉ１−Ｉ２′）＝（Ｖ１−Ｖ２′）＋ΔＶ２′／Ｉ２′（Ｉ１−Ｉ２′）
となり、結果として、
Ｒ２′＝〔（Ｖ１−Ｖ２′）＋（ΔＶ２′／Ｉ２′）（Ｉ１−Ｉ２′）〕／２（Ｉ１−Ｉ２′）
が求められる。なお、（ΔＶ２′／Ｉ２′）は（ΔＶ１／Ｉ１）と置き換えることができる。
【００８４】
上述したように求められた２つの値Ｒ１′及びＲ２′は、２つの点Ａ及びＢを基準にし、異なる分極抵抗成分（Ｒｐｏｌ１′＝Ｒｐｏｌ２）と（Ｒｐｏｌ１＝Ｒｐｏｌ２′）を用い、しかも異なる切片Ｃ１からの電圧降下Δ１′（ΔＶ１）と切片Ｃ２からの電圧降下Δ２′（ΔＶ２）を用いて求めたものであるので、真の純抵抗Ｒとなり得ない。したがって、両者の加算平均
Ｒ＝（Ｒ１′＋Ｒ２′）／２
をとることによって、真の純抵抗Ｒが求められる。
【００８５】
そこで、純抵抗の測定方法を図９乃至図１１を参照して先ず説明する。車両の負荷に電力を供給するため車両に搭載された、例えばスタータモータ、モータジェネレータ、走行用モータなどの大電流を必要とする負荷が動作されると、バッテリからは所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れる。このときのバッテリの端子電圧と放電電流とを、例えば１ｍｓの周期にてサンプリングすることで、バッテリの端子電圧と放電電流との組が多数得られる。
【００８６】
このようにして得られたバッテリの端子電圧と放電電流との組の最新のものを、所定時間分、例えばＲＡＭなどの書換可能な記憶手段としてのメモリに格納、記憶して収集する。メモリに格納、記憶して収集した端子電圧と放電電流との組を用いて、最小二乗法により、端子電圧と放電電流との相関を示す増大する放電電流に対する電圧−電流特性の例えばＶ１（Ｉ）＝ａ１Ｉ² ＋ｂ１＋Ｃ１なる２次式で表される第１の近似曲線式Ｍ１と、減少する放電電流に対する電圧−電流特性の例えばＶ２（Ｉ）＝ａ２Ｉ² ＋ｂ２Ｉ＋Ｃ２なる２次式で表される第２の近似曲線式Ｍ２とを求める。
【００８７】
次に、第１の近似曲線式Ｍ１によって表される電圧−電流特性曲線上に第１の点Ａを、第２の近似曲線式Ｍ２によって表される電圧−電流特性曲線上に第２の点Ｂをそれぞれ定める。このとき、第１の近似曲線式Ｍ１によって表される電圧−電流特性曲線上に定められる第１の点Ａと、第２の近似曲線式Ｍ２によって表される電圧−電流特性曲線上に定められる第２の点Ｂとは、各近似曲線式を求める際に使用された端子電圧と放電電流の実データの存在する範囲内に好ましく定められる。このように定めることによって、その後、各点に対応する想定点を想定する際に、想定点が大きく外れた位置に想定されることがなくなる。また、好ましくは、第１の点Ａと第２の点Ｂは、分極抵抗成分が最大となる点の両側に定められるのがよい。このように定めることによって、最大点の両側に想定点が定められるようになるようになり、その後、純抵抗を求める際の精度が高まるようになる。
【００８８】
そして、第２の点Ｂに対応する第２の放電電流Ｉ２が流れたとき第２の電圧降下ΔＶ２を生じさせる、バッテリの純抵抗と第２の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２からなる第２の合成抵抗Ｒ２と同一の抵抗値を有する第１の想定点Ａ′を第１の近似曲線式Ｍ１上に、第１の点Ａに対応する第１の放電電流Ｉ１が流れたとき第１の電圧降下ΔＶ１を生じさせる、バッテリの純抵抗と第１の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１からなる第１の合成抵抗Ｒ１と同一の抵抗値を有する第２の想定点Ｂ′を第２の近似曲線式Ｍ２上にそれぞれ想定する。
【００８９】
２つの想定点Ａ′及びＢ′が想定できたら、第２の点Ｂと第１の想定点Ａ′とを結ぶ直線Ｌ１の第１の傾斜Ｒ１を、第２の放電電流Ｉ２と第１の想定点Ａ′での放電電流Ｉ１′とによってそれぞれ生じる、第２の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２による電圧降下の差分Ｒｐｏｌ２（Ｉ１′−Ｉ２）を補正した上で、第２の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ２による電圧降下分を除いた第１の補正傾斜Ｒ１′を求めるとともに、前記第１の点と前記第２の想定点Ｂ′とを結ぶ直線Ｌ２の第２の傾斜Ｒ２を、第１の放電電流Ｉ１と第２の想定点Ｂ′での放電電流Ｉ２′とによってそれぞれ生じる、第１の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１による電圧降下の差分Ｒｐｏｌ１（Ｉ１−Ｉ２′）を補正した上で、第１の分極抵抗成分Ｒｐｏｌ１による電圧降下分を除いた第２の補正傾斜Ｒ２′を求める。
【００９０】
このうようにして求めた第１の補正傾斜Ｒ１′と第２の補正傾斜Ｒ２′とを加算平均して平均傾斜を求め、この求めた平均傾斜をバッテリの純抵抗Ｒとして測定する。
【００９１】
次に、前記ＲＯＭ２３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ２３ａが行う図３のフローチャート中のステップＳ３の純抵抗測定処理の具体的な内容を、図１２を参照して説明する。
【００９２】
図３のフローチャート中のステップＳ２において収集された放電電流Ｉと端子電圧Ｖとの最新の所定時間分の実データは分析され、最小二乗法を適用して、電圧−電流特性の２次の近似曲線式を求めるのに適当なものであるかどうかが判定される。すなわち、バッテリから所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れているかどうかを分析する分析処理を行う（ステップＳ２１）。
【００９３】
ステップＳ２１における分析の結果、電圧−電流特性の２次の近似曲線式を求めるのに適当なものが収集されているとき（ステップＳ２２のＹ）、増大する放電電流に対する電圧−電流特性のＶ１（Ｉ）＝ａ１Ｉ² ＋ｂ１＋Ｃ１なる２次式で表される第１の近似曲線式Ｍ１と、減少する放電電流に対する電圧−電流特性の例えばＶ２（Ｉ）＝ａ２Ｉ² ＋ｂ２Ｉ＋Ｃ２なる２次式で表される第２の近似曲線式Ｍ２とを求める近似曲線式算出処理を実行する（ステップＳ２３）。
【００９４】
ステップＳ２３の近似曲線式算出処理によって、２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２が求まった後、次に、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Ｓ２４）。ステップＳ２４における演算処理では、近似曲線式Ｍ２によって表される電圧−電流特性曲線上に定めた点に対応する放電電流が流れたとき電圧降下を生じさせる、バッテリの純抵抗と第２の分極抵抗成分からなる合成抵抗と同一の抵抗値を有する第１の想定点を第１の近似曲線式Ｍ１によって表される電圧−電流特性曲線上に想定する。また、第１の近似曲線式Ｍ１によって表される電圧−電流特性曲線上に定めた点に対応する放電電流が流れたとき電圧降下を生じさせるバッテリの純抵抗と第１の分極抵抗成分からな合成抵抗と同一の抵抗値を有する第２の想定点を第２の近似曲線式Ｍ２によって表される電圧−電流特性曲線上に想定する。
【００９５】
ステップＳ２４における演算処理では、また、近似曲線式Ｍ２によって表される電圧−電流特性曲線上に定めた点と第１の想定点とを結ぶ直線の第１の傾斜を、第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に定めた点に対応する放電電流と第２の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、２の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、第２の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第１の補正傾斜を求める。
【００９６】
ステップＳ２４における演算処理では、さらに、近似曲線式Ｍ１によって表される電圧−電流特性曲線上に定めた点と第２の想定点とを結ぶ直線の第２の傾斜を、第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に定めた点に対応する放電電流と第２の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、１の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、第１の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第２の補正傾斜を求める。そして、ステップＳ２４において求めた第１の補正傾斜と第２の補正傾斜とを加算平均して平均傾斜を求め、平均傾斜をバッテリの純抵抗として測定し、この測定した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（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の測定処理が終了したら、次にステップＳ２２の判定がＹとなって、ステップＳ２３の近似曲線式算出処理、ステップＳ２４の演算処理を実行する機会がくるまで、図３のフローチャート中のステップＳ２の収集処理とステップＳ２１の分析処理とを繰り返し実行する。
【００９７】
また、本実施形態の車両用バッテリ純抵抗測定装置１では図３のフローチャートにおけるステップＳ２が請求項中の電圧・電流測定手段に対する処理となっており、図１２のフローチャートにおけるステップＳ２３が請求項中の近似曲線算出手段に対応する処理となっており、ステップＳ２４が請求項中の演算手段に対応する処理となっている。
【００９８】
次に、本実施形態の純抵抗測定動作（作用）について説明する。
【００９９】
まず、ハイブリッド車両のモータジェネレータ５以外の電装品（負荷）が作動したり、モータジェネレータ５がモータとして機能するように作動していて、それに伴いバッテリ１３が放電を行っている状態では、負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたときのバッテリの端子電圧と放電電流とが周期的に測定される。
【０１００】
また、周期的に測定された最新のものが、所定時間分、ＲＡＭ２３ｂのデータエリアに格納、記憶して収集され、収集された放電電流Ｉと端子電圧Ｖとの最新の所定時間分の実データは分析され、最小二乗法を適用して、電圧−電流特性の２次の近似曲線式を求めるのに適当なものであるかどうかが判定される。すなわち、バッテリから所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れているかどうかが分析される。
【０１０１】
このため、電圧−電流特性の２次の近似曲線式を求めるのに適当なものが収集されるまで、近似曲線式算出処理が行われることがなく、近似曲線式算出処理も、過去に収集した所定時間分の実データを用いて行わればよいので、端子電圧と放電電流との周期的な測定に同期して処理を行わなくてもよく、早い処理速度が求められない。
【０１０２】
さらに、第１の近似曲線式と第２の近似曲線式を求めるため測定したバッテリの端子電圧と放電電流の存在する範囲内に定めた２つの点を用いているが、必要とされる精度との関係において支障がない限り、これに制限されるものでない。しかし、精度を保つためには、第１の近似曲線式の単調増加あるいは第２の近似曲線式の単調減少の範囲内に定めることが好ましい。
【０１０３】
なお、上述した実施の形態では、Ｖ−Ｉ特性の２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２で表される近似曲線上の実データの存在する範囲内に任意の点Ａ及びＢを選択しているが、これらの点を２つの近似曲線式Ｍ１及びＭ２上の、これらの式を求めるため測定したバッテリの放電電流の最大値に相当する点Ｐに選択し、両方の点を共通のデータを使用して特定することで、誤差の入ることを少なくすることができる。
【０１０４】
〔第２の例〕
因みに、１２Ｖ車、４２Ｖ車、ＥＶ車、ＨＥＶ車には、スタータモータ、モータジェネレータ、走行用モータなどの大電流を必要とする負荷を搭載されており、これらの負荷は、スイッチのオンによってバッテリから電力を供給すると、図１３に示すように、その電流の流れはじめにラッシュ電流と称される急激に増大する大電流が流れた後、急速に定常電流に減少する電流特性を有する。
【０１０５】
上述したような大電流を必要とする負荷を駆動したとき、１回の放電によって、所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れる。このときのバッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定してこれら端子電圧と放電電流との相関を示す実データに基づいてグラフに示すと、図１４に示すように、放電が開始され増加方向に向かう所定期間に所定値以上に急激に増大する放電電流に対する電流増大Ｖ−Ｉ特性と、電流が最大に達しその後減少方向に向かう減少する放電電流に対する電流減少Ｖ−Ｉ特性の２つが得られる。これらの２つの特性の違いを以下分析する。
【０１０６】
一方の例えば数ミリ秒の所定期間内に例えば２００Ａ乃至２５０Ａの所定値以上に急激に増大する放電電流に対する電流増大Ｖ−Ｉ特性の場合、放電開始時点での分極抵抗成分を基準にすると、放電が開始し電流が増加しても、電流の増加速度が分極抵抗成分の発生速度に比べて非常に早いため、放電電流がピークに達しても、電流の大きさに対応した分極抵抗成分は発生せず、電流が流れることによって発生する端子電圧の電圧降下中に占める分極抵抗成分による電圧降下の割合が極めて少なく、その大部分は純抵抗成分によるものである。
【０１０７】
このことは、他方の電流減少Ｖ−Ｉ特性を分析することによってより明らかになる。すなわち、電流が最大値に達した後、電流の減少に伴って分極抵抗成分が解消していくはずであるが、実際には、電流の減少に比例して分極抵抗成分は解消するのではなく、むしろ増大していく。これは分極抵抗成分がその発生速度が遅いため、電流が減少してもなお増大しているためであり、電流減少Ｖ−Ｉ特性上のある電流に対応する分極抵抗成分が発生したとき、電圧降下中に占める分極抵抗成分による電圧降下分が最大の割合になる。最終的には定常電流に応じた分極抵抗成分となったところから電流の減少に伴って遅れて解消するようになり、分極抵抗成分が完全に解消するまで、電流が０になっても分極抵抗成分によるバッテリの端子電圧の電圧降下は残る。
【０１０８】
上述したように、所定期間に所定値以上に急激に増大する放電電流が流れたときのバッテリの端子電圧は、バッテリによる純抵抗に放電電流が流れることによって生じる電圧降下を反映した電圧がほとんどを占め、分極抵抗成分による電圧はほとんど現れないことに着目して、上述した２つのＶ−Ｉ特性のうちの電流増大Ｖ−Ｉ特性を用いて、バッテリの純抵抗Ｒを測定する方法を、図１５乃至図１７を参照して、以下具体的に説明する。
【０１０９】
車両に搭載されたスタータモータ、モータジェネレータ、走行用モータなどの大電流を必要とする負荷に放電電流が流れたときのバッテリの端子電圧と放電電流とを、例えば１ミリ秒の比較的早い周期でサンプリングすることによって周期的に測定して得、この測定により得た端子電圧と放電電流に基づいて、端子電圧Ｖと放電電流Ｉとの単位時間ΔＴ当たりの変化量ΔＶ、ΔＩを求める。つづいて、この求めた端子電圧Ｖの変化量ΔＶを放電電流Ｉの変化量ΔＩにより除して求めた値を純抵抗Ｒとして測定する。
【０１１０】
なお、端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求めるに当たって、放電電流が所定期間に所定値以上の増大するものであることを検出することにより、端子電圧Ｖの変化量ΔＶを放電電流Ｉの変化量ΔＩにより除して求めた値により測定した純抵抗Ｒの精度を所定範囲内に入ることを保証する。すなわち、所定期間に所定値以上の増大する放電電流の場合には、分極の発生が極めて少なくその抵抗成分による電圧降下が純抵抗によるものに比べて無視することができるくらいに極めて小さいことによって、精度が所定範囲内に入るようになる。また、事前に、放電電流が所定期間に所定値以上の増大するものであることを検出することにより、この条件に当てはまらない場合に、端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求めることを行わなくて済み、無駄な処理をなくすることができる。
【０１１１】
また、放電電流が所定期間に所定値以上の増大があることを検出するに当たって、周期的に測定したバッテリの端子電圧と放電電流とを少なくとも最新の所定期間分収集して格納、記憶しておく。そして、この記憶しておいた最新の所定期間分の端子電圧と放電電流とに基づいて、放電電流が所定期間に所定値以上の増大があることを検出したとき、記憶しておいた最新の所定期間分の端子電圧と放電電流とに基づいて、この所定期間内の端子電圧と放電電流とにより、端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求めることにより、都合のよい任意の時点で処理を行うことができる。
【０１１２】
具体的には、例えばスタータモータ、モータジェネレータ、走行用モータなどの大電流を必要とする負荷が動作されると、バッテリからは所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れる。このときのバッテリの端子電圧と放電電流とを、例えば１ｍｓの周期にてサンプリングすることで、周期的に測定することによって、バッテリの端子電圧と放電電流との組が多数得られる。
【０１１３】
このようにして得られたバッテリの端子電圧と放電電流との組の最新のものを、所定期間分、例えばＲＡＭなどの書換可能な記憶手段としてのメモリに格納、記憶して収集する。メモリに格納、記憶して収集した端子電圧と放電電流との組を用いて、放電電流が所定期間に所定値以上増大するものであることを検出し、放電電流が所定期間に所定値以上増大するものであることが検出されたとき、端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を、メモリに格納、記憶して収集した端子電圧と放電電流との組を用いて求める。そして、この求めた端子電圧の変化量を放電電流の変化量により除算することによって求めた値をバッテリの純抵抗として測定する。
【０１１４】
次に、前記ＲＯＭ２３ｃに格納された制御プログラムに従いＣＰＵ２３ａが行う図３のフローチャート中のステップＳ３の純抵抗測定処理の具体的な内容を、図１７のフローチャートを参照して説明する。
【０１１５】
図３のフローチャート中のステップＳ２において収集された放電電流Ｉと端子電圧Ｖとの最新の所定時間分の実データについて、バッテリから所定値を越えて単調増大する放電電流が流れているかどうかを分析する分析処理を行う（ステップＳ３１）。
【０１１６】
ステップＳ３１における分析の結果、電圧−電流特性を求めるのに適当なものが収集され、放電電流が所定期間に所定値以上増大したものであるか否かを判定する（ステップＳ３３２）。放電電流が所定期間に所定値以上増大したものであるとき（ステップＳ３２のＹ）、すなわち、放電電流が所定期間に所定値以上増大するものであることをことを検出したときには、上記所定期間内に収集された放電電流Ｉと端子電圧Ｖとの単位時間当たりの変化量ΔＩ、ΔＶを求める（ステップＳ３３）。
【０１１７】
ステップＳ３３において放電電流Ｉと端子電圧Ｖとの単位時間当たりの変化量ΔＩ、ΔＶが求まったら、次に端子電圧の変化量ΔＶを放電電流の変化量ΔＩにより除して求めた値をバッテリの純抵抗Ｒとして測定し（ステップＳ３４）、この測定した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（ステップＳ３５）。なお、ステップＳ３２の判定がＮのときには、図３のステップＳ２に戻って放電電流Ｉと端子電圧Ｖとの最新の所定時間分の実データが収集され、ステップＳ３１の分析の結果、ステップＳ３２の判定がＹとなるまで、上述したステップＳ２乃至Ｓ３２が繰り返される。
【０１１８】
また、図３のフローチャートにおけるステップＳ２が請求項中の電圧・電流測定手段２３ａ−１５に対する処理となっており、ステップＳ３２が請求項中の電流増加検出手段２３ａ−１６１に対応する処理となっており、ステップＳ３３が請求項中の変化量算出手段２３ａ−１６に対応する処理となっており、ステップＳ３４が請求項中の除算手段２３ａ−１７なっている。
【０１１９】
次に、純抵抗測定動作（作用）について説明する。
【０１２０】
まず、ハイブリッド車両のモータジェネレータ５以外の電装品（負荷）が作動したり、モータジェネレータ５がモータとして機能するように作動した場合、それに伴いバッテリ１３が放電を開始した状態では、負荷に所定期間に所定値以上に単調増大し最大値から単調減少し、定常状態に至る放電電流が流れ、少なくともこのときのバッテリの端子電圧と放電電流とが周期的に測定される。勿論、常時バッテリの端子電圧と放電電流とが周期的に測定されてもよい。
【０１２１】
また、周期的に測定された最新のものが、所定期間分、ＲＡＭ２３ｂのデータエリアに格納、記憶して収集され、収集された放電電流Ｉと端子電圧Ｖとの最新の所定期間分の実データにういて、バッテリから所定期間に所定値以上増大した放電電流が流れたかどうかが分析される。
【０１２２】
このため、適当なものが収集されるまで、純抵抗測定処理が行われることがなく、純抵抗測定処理も、過去に収集した所定期間分の実データを用いて行わればよいので、端子電圧と放電電流との周期的な測定に同期して処理を行わなくてもよく、早い処理速度が求められない。
【０１２３】
さらに、所定期間に所定値以上増大した放電電流の存在は、必要とされる精度との関係において支障がない限り、所定期間と所定値は任意に定めることが好ましい。
【０１２４】
また、上述の例では、負荷としてモータジェネレータ５以外の電装品（負荷）が作動した場合も挙げているが、定常状態において一定の放電電流が流れている状態において、任意の負荷の動作によってその動作開始時にラッシュ電流のように、所定期間内に所定値を超えるような放電電流が流れたとき、この放電電流の増大に伴って生じる端子電圧の電圧降下は純抵抗によって生じたものとみなせることに着目し、この短時間に生じた端子電圧の変化量を放電電流の変化量によって除すことで純抵抗を測定している。
【０１２５】
なお、上述の実施の形態では、負荷に流れる放電電流の内の単調増大している放電電流の区間を純抵抗を測定するために用いているが、所定期間内に所定値以上の電流変化が生じるのであれば、単調減少している放電電流を純抵抗を測定するために用いるようにしてもよい。
【０１２６】
また、上述の実施の形態では、負荷に流れる放電電流を利用してバッテリの純抵抗を測定するようにしているが、バッテリを充電する充電電流が、所定期間内に所定値以上変化する場合には、この充電電流を純抵抗測定のために利用することもできる。
【０１２７】
すなわち、車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの純抵抗を測定するに当たって、バッテリに充電電流が流れ込んだときのバッテリの端子電圧と充電電流とを周期的に測定して得、所定期間に所定値以上に急激に増大する充電電流が流れたときの、測定によって得られた端子電圧と充電電流に基づいて、端子電圧と充電電流との単位時間当たりの変化量を求め、この求めた端子電圧の変化量を充電電流の変化量により除して求めた値をバッテリの純抵抗として測定することもできる。
【０１２８】
なお、本願明細書中において使用している「純抵抗」なる用語は、真のオーミック抵抗を意味するものでなく、オーミック抵抗以外の抵抗成分は含むが殆ど無視できる程度にしか含まれておらず、真のオーミック抵抗に非常に近似したものであることを意味する。
【０１２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は９記載の発明によれば、測定したバッテリの純抵抗と、純抵抗を測定したときの充電状態に対応する予め定めた未使用時における純抵抗及び予め定めた寿命時における純抵抗とに基づいて、搭載されたバッテリの劣化度を算出し判定し、車両使用状態において、搭載されたバッテリの劣化度を自動的に判定することができるので、車両使用中のバッテリの劣化度を判定することのできる車両用バッテリの劣化度判定方法及び装置を提供することができる。
【０１３０】
上述した請求項２又は１０記載の発明によれば、劣化度を、百分率によって求め、劣化の進行具合を具体的な数値によって客観的に把握できるようにしているので、人の感覚に頼って判断することの必要をなくし、判断誤りが少なく信頼性の高い車両用バッテリの劣化度判定方法及び装置を提供することができる。
【０１３１】
上述した請求項３又は１１記載の発明によれば、車両の通常の使用状態で負荷に電力を供給したときのバッテリの端子電圧と放電電流との測定の結果得られるデータを処理して２つの近似曲線を得、この２つの近似曲線上の分極抵抗成分の等しくなる２点を結ぶ直線の傾斜を利用して求めたバッテリの純抵抗によりバッテリの劣化度を判定しているので、車両使用中のバッテリの劣化度を判定することのできる車両用バッテリの劣化度判定方法及び装置を提供することができる。
【０１３２】
上述した請求項４又は１２記載の発明によれば、２つの近似曲線を利用してバッテリの純抵抗を求めるに当たって、近似曲線式を求めるため測定したバッテリの端子電圧と放電電流の存在する範囲内に２点のうちの１点を選定し、実際から大きく外れた点を使用することをなくすることで、純抵抗の測定精度を安定したもに保つことのでき、これを利用して行うバッテリの劣化度の判定が精度よく行える車両用バッテリの劣化度判定方法及び装置を提供することができる。
【０１３３】
上述した請求項５又は１３記載の発明によれば、記憶した実データを用いて、近似曲線式を求めるに必要な放電電流が流れたことを確認してから、記憶してある実データを用いて近似曲線式を求め、無駄な処理を省くとともに、リアルタイムな高速処理を行うことなくしているので、これを利用して行うバッテリの劣化度の判定を安価に行える車両用バッテリの劣化度判定方法及び装置を提供することができる。
【０１３４】
上述した請求項６又は１４記載の発明によれば、単位時間に増大した放電電流によって発生する分極は非常に小さく、端子電圧の変化量、すなわち、電圧降下に分極抵抗成分の占める割合が極めて小さく、実質的に純抵抗によるものとみなし、端子電圧の変化量を放電電流の変化量により除して求めた値をバッテリの純抵抗として測定し、車両使用中でも測定できるバッテリの純抵抗を利用して劣化度の判定を行っているので、車両使用中でもバッテリの劣化度を判定することのできる車両用バッテリの劣化度判定方法及び装置を提供することができる。
【０１３５】
上述した請求項７又は１５記載の発明によれば、測定した純抵抗の精度を常に所定範囲内のものとすることができるので、これを利用した劣化度の判定も安定したもに保つことのできる車両用バッテリの劣化度判定方法及び装置を提供することができる。
【０１３６】
上述した請求項８又は１６記載の発明によれば、都合のよい任意の時点で純抵抗を求めるための処理を行うことができ、無駄な処理を省くとともに、リアルタイムな高速処理を行うことなく測定できる純抵抗を利用しているので、劣化度の判定を融通性をもって行える車両用バッテリの劣化度判定方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用バッテリの劣化度判定装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の車両用バッテリの劣化度判定方法を適用した本発明の一実施形態に係る車両用バッテリの劣化度判定装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図である。
【図３】図２中のマイコンがバッテリの劣化度判定のため予め定めたプログラムに従って行う処理を示すフローチャートである。
【図４】バッテリの充電状態に対する純抵抗の変化を未使用時と寿命時について示すグラフである。
【図５】１次近似式で表したＶ−Ｉ特性の一例を示すグラフである。
【図６】２次近似曲線式で表したＶ−Ｉ特性の一例を示すグラフである。
【図７】電流に対する分極による電圧変化の一例を示すグラフである。
【図８】１回の放電によって得られる２つの２次の近似曲線式で表される近似特性曲線の一例を示すグラフである。
【図９】２つの近似特性曲線上への２つの任意の点の定め方を説明するためのグラフである。
【図１０】一方の近似特性曲線に定めた点に対する想定点の定め方と２点間の傾斜の補正の仕方とを説明するためのグラフである。
【図１１】他方の近似特性曲線に定めた点に対する想定点の定め方と２点間の傾斜の補正の仕方とを説明するためのグラフである。
【図１２】図２中のマイコンが純抵抗測定のため予め定めたプログラムに従って行う処理を示すフローチャートである。
【図１３】大電流負荷の電流特性を示すグラフである。
【図１４】図１２に示す電流特性のときのＶ−Ｉ特性を示すグラフである。
【図１５】本発明を説明するための電流特性を示すグラフである。
【図１６】本発明を説明するための電流増加Ｖ−Ｉ特性を示すグラフである。
【図１７】図２中のマイコンが純抵抗測定のため予め定めたプログラムに従って行う処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２３ａ−１ 純抵抗測定測定手段（ＣＰＵ）
２３ａ−２ 劣化度算出判定手段（ＣＰＵ）
２３ａ−１１ 電圧・電流測定手段（ＣＰＵ）
２３ａ−１２ 近似曲線式算出手段（ＣＰＵ）
２３ａ−１３ 演算手段（ＣＰＵ）
２３ａ−１５ 電圧・電流測定手段（ＣＰＵ）
２３ａ−１６ 変化量算出手段（ＣＰＵ）
２３ａ−１６１ 電流増加検出手段（ＣＰＵ）
２３ａ−１７ 除算手段（ＣＰＵ）
２３ｂ−１ 純抵抗記憶手段（ＲＡＭ）
２３ｂ−２ 記憶手段（ＲＡＭ）
２３ｂ−３ 記憶手段（ＲＡＭ）

Claims (16)

1. 車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの劣化度を判定する車両用バッテリの劣化度判定方法において、
   前記搭載されたバッテリに相当するバッテリの未使用時における充電状態に対応するバッテリの純抵抗と寿命時における充電状態に対応するバッテリの純抵抗とをそれぞれ予め定めておき、
   前記搭載されたバッテリから前記負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたとき周期的に測定して得た前記バッテリの端子電圧と放電電流とに基づいて、前記搭載されたバッテリの純抵抗を測定し、
   該測定した純抵抗と、該純抵抗を測定したときの前記搭載されたバッテリの充電状態に対応する前記予め定めた未使用時における純抵抗及び前記予め定めた寿命時における純抵抗とに基づいて、前記搭載されたバッテリの劣化度を算出し判定する
   ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法。
2. 請求項１記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、
   前記劣化度を、前記測定した純抵抗と前記未使用時の純抵抗との差を、前記寿命時の純抵抗と前記未使用時の純抵抗との差で除した値の百分率によって求める
   ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法。
3. 請求項１又は２に記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、
   前記負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたときの前記バッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定してこれら端子電圧と放電電流との相関を示す前記増大する放電電流に対する電圧−電流特性の第１の近似曲線式と前記減少する放電電流に対する電圧−電流特性の第２の近似曲線式とを求め、
   前記第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に第１の点を、前記第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に第２の点をそれぞれ定め、
   前記第２の点に対応する第２の放電電流が流れたとき第２の電圧降下を生じさせる、バッテリの純抵抗と第２の分極抵抗成分からなる第２の合成抵抗と同一の抵抗値を有する第１の想定点を前記第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に、前記第１の点に対応する第１の放電電流が流れたとき第１の電圧降下を生じさせる、バッテリの純抵抗と第１の分極抵抗成分からなる第１の合成抵抗と同一の抵抗値を有する第２の想定点を前記第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上にそれぞれ想定し、
   前記第２の点と前記第１の想定点とを結ぶ直線の第１の傾斜を、前記第２の放電電流と前記第１の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、前記第２の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、前記第２の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第１の補正傾斜を求めるとともに、前記第１の点と前記第２の想定点とを結ぶ直線の第２の傾斜を、前記第１の放電電流と前記第２の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、前記第１の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、第１の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第２の補正傾斜を求め、
   該求めた前記第１及び第２の傾斜を加算平均して平均傾斜を求め、該求めた平均傾斜を前記バッテリの前記純抵抗として測定する
   ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法。
4. 請求項３記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、
   前記第１の点と前記第２の点とを、前記第１の近似曲線式と前記第２の近似曲線式を求めるため測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流の存在する範囲内に定める
   ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法。
5. 請求項３又は４記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、
   前記第１の近似曲線式と前記第２の近似曲線式とを求めるに当たって、周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とを最新の所定時間分収集して格納、記憶しておく
   ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法。
6. 請求項１又は２に記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、
   前記負荷に放電電流が流れたときの前記バッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定して得、
   所定期間に所定値以上に急激に増大する放電電流が流れたときの前記測定によって得られた端子電圧と放電電流に基づいて、前記端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求め、
   該求めた端子電圧の変化量を放電電流の変化量により除して求めた値をバッテリの純抵抗として測定する
   ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法。
7. 請求項６記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、
   前記端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求めるに当たって、前記放電電流が所定期間に所定値以上増大するものであることを検出する
   ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法。
8. 請求項７記載の車両用バッテリの劣化度判定方法において、
   前記放電電流が所定期間に所定値以上増大するものであることを検出するに当たって、周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とを少なくとも最新の所定期間分収集して格納、記憶しておき、
   該記憶しておいた最新の所定期間分の端子電圧と放電電流とに基づいて、前記放電電流が所定期間に所定値以上の増大があることを検出したとき、該所定期間内の端子電圧と放電電流とにより、前記単位時間当たりの変化量を求める
   ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定方法。
9. 車両に搭載されている負荷に電力を供給するため車両に搭載されたバッテリの劣化度を判定する車両用バッテリの劣化度判定装置において、
   前記搭載されたバッテリから前記負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたとき周期的に測定して得た前記バッテリの端子電圧と放電電流とに基づいて、前記搭載されたバッテリの純抵抗を測定する純抵抗測定手段と、
   前記搭載されたバッテリに相当するバッテリの未使用時における充電状態に対応するバッテリの純抵抗と寿命時における充電状態に対応するバッテリの純抵抗とをそれぞれ予め記憶している純抵抗記憶手段と、
   前記純抵抗測定手段により測定した純抵抗と、該純抵抗を測定したときの前記搭載されたバッテリの充電状態に対応する前記純抵抗記憶手段に予め記憶されている当該バッテリの未使用時における純抵抗及び寿命時における純抵抗とに基づいて、前記搭載されたバッテリの劣化度を算出し判定する劣化度算出判定手段と
   を備えることを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置。
10. 請求項９記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、
    前記劣化度算出判定手段は、前記劣化度を、前記測定した純抵抗と前記未使用時の純抵抗との差を、前記寿命時の純抵抗と前記未使用時の純抵抗との差で除した値の百分率によって求める
    ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置。
11. 請求項９又は１０に記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、
    前記純抵抗測定手段は、
    前記負荷に所定値を越えて単調増大し最大値から所定値以下に単調減少する放電電流が流れたときの前記バッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定する電圧・電流測定手段と、
    該電圧・電流測定手段によって測定した端子電圧と放電電流との相関を示す前記増大する放電電流に対する電圧−電流特性の第１の近似曲線式と前記減少する放電電流に対する電圧−電流特性の第２の近似曲線式とを求める近似曲線式算出手段と、
    前記第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に定めた第２の点に対応する第２の放電電流が流れたとき第２の電圧降下を生じさせる、バッテリの純抵抗と第２の分極抵抗成分からなる第２の合成抵抗と同一の抵抗値を有する第１の想定点を前記第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に、前記第１の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上に定めた第１の点に対応する第１の放電電流が流れたとき第１の電圧降下を生じさせるバッテリの純抵抗と第１の分極抵抗成分からなる第１の合成抵抗と同一の抵抗値を有する第２の想定点を前記第２の近似曲線式によって表される電圧−電流特性曲線上にそれぞれ想定し、前記第２の点と前記第１の想定点とを結ぶ直線の第１の傾斜を、前記第２の放電電流と前記第１の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、前記第２の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、前記第２の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第１の補正傾斜を求めるとともに、前記第１の点と前記第２の想定点とを結ぶ直線の第２の傾斜を、前記第１の放電電流と前記第２の想定点での放電電流とによってそれぞれ生じる、前記第１の分極抵抗成分による電圧降下の差分を補正した上で、前記第１の分極抵抗成分による電圧降下分を除いた第２の補正傾斜を求め、該求めた前記第１の補正傾斜と第２の補正傾斜とを加算平均して平均傾斜を求める演算手段とを備え、
    該演算手段によって求めた前記平均傾斜を前記バッテリの前記純抵抗として測定する
    ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置。
12. 請求項１１記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、
    前記演算手段は、前記第１の点と前記第２の点とを、前記第１の近似曲線式と前記第２の近似曲線式を求めるため測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流の存在する範囲内に定める
    ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置。
13. 請求項１１又は１２記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、
    前記近似曲線式算出手段は、前記第１の近似曲線式と前記第２の近似曲線式を求めるために、前記電圧・電流測定手段により周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とを、最新の所定時間分収集して格納、記憶する記憶手段を有する
    ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置。
14. 請求項９又は１０に記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、
    前記純抵抗測定手段は、
    前記負荷に放電電流が流れたときの前記バッテリの端子電圧と放電電流とを周期的に測定して得る電圧・電流測定手段と、
    所定期間に所定値以上に急激に増大する放電電流が流れたときの前記電圧・電流測定手段によって得られた端子電圧と放電電流に基づいて、前記端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求める変化量算出手段と、
    該変化量算出手段によって求めた端子電圧の変化量を放電電流の変化量により除算する除算手段とを備え、
    該除算手段によって求めた値をバッテリの純抵抗として測定する
    ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置。
15. 請求項１４記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、
    前記変化量算出手段は、前記端子電圧と放電電流との単位時間当たりの変化量を求めるに当たって、前記放電電流が所定期間に所定値以上増大するものであることを検出する電流増加検出手段を有する
    ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置。
16. 請求項１５記載の車両用バッテリの劣化度判定装置において、
    前記変化量算出手段は、前記放電電流が所定期間に所定値以上の増大があることを検出するに当たって、周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とを少なくとも最新の所定期間分収集して格納、記憶しておく記憶手段を更に有し、前記記憶手段に記憶しておいた最新の所定期間分の端子電圧と放電電流とに基づいて、前記電流増加検出手段が前記放電電流が所定期間に所定値以上の増大があることを検出したとき、前記所定期間内の端子電圧と放電電流とにより、前記単位時間当たりの変化量を求める
    ことを特徴とする車両用バッテリの劣化度判定装置。

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