蓄電システムおよび、蓄電装置の容量状態判定方法
【課題】 蓄電装置の容量判定に用いられる電流積算量にバラツキが発生するのを抑制する。
【解決手段】 蓄電装置（１０）は、充放電を行い、車両の走行に用いられるエネルギを出力する。補機（３２）は、車両に搭載され、蓄電装置からの電力供給を受けて作動する。電流センサ（２２）は、蓄電装置に流れる電流値を検出する。コントローラ（３０）は、蓄電装置の電圧が第１電圧から第２電圧に変化するまでの間において、電流センサから取得した電流値を積算して、蓄電装置の容量判定に用いられる電流積算量を算出する。コントローラは、補機の作動レベルが低下した状態において、積算される電流値の取得の開始および、積算される電流値の取得の終了のうち、少なくとも一方を行う。
【解決手段】 蓄電装置（１０）は、充放電を行い、車両の走行に用いられるエネルギを出力する。補機（３２）は、車両に搭載され、蓄電装置からの電力供給を受けて作動する。電流センサ（２２）は、蓄電装置に流れる電流値を検出する。コントローラ（３０）は、蓄電装置の電圧が第１電圧から第２電圧に変化するまでの間において、電流センサから取得した電流値を積算して、蓄電装置の容量判定に用いられる電流積算量を算出する。コントローラは、補機の作動レベルが低下した状態において、積算される電流値の取得の開始および、積算される電流値の取得の終了のうち、少なくとも一方を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の容量状態を判定する蓄電システムと、容量状態を判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池の劣化を診断する方法として、例えば、二次電池の電圧を診断開始電圧から診断終了電圧まで放電させ、放電中の電流値を積算している。電流積算量に基づいて、二次電池が劣化しているか否かを判別することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９１８０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２００５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二次電池の劣化を診断するとき、二次電池と接続された負荷が作動していると、負荷の消費電力の変動に応じて、二次電池の電圧が変動してしまう。二次電池の電圧が変化してしまうと、積算される電流値を取得するタイミングや、積算される電流値の取得を終了させるタイミングにバラツキが発生し、電流積算量にもバラツキが発生してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願第１の発明である蓄電システムは、蓄電装置と、補機と、電流センサと、コントローラとを有する。蓄電装置は、充放電を行い、車両の走行に用いられるエネルギを出力する。補機は、車両に搭載され、蓄電装置からの電力供給を受けて作動する。電流センサは、蓄電装置に流れる電流値を検出し、検出結果をコントローラに出力する。コントローラは、蓄電装置の電圧が第１電圧から第２電圧に変化するまでの間において、電流センサから取得した電流値を積算して、蓄電装置の容量判定に用いられる電流積算量を算出する。コントローラは、補機の作動レベルが低下した状態において、積算される電流値の取得の開始および、積算される電流値の取得の終了のうち、少なくとも一方を行う。
【０００６】
本願第１の発明では、補機の作動レベルを低下させた状態において、積算される電流値を取得し始めたり、積算される電流値の取得を終了させたりしている。補機の作動レベルを上昇させたときには、補機の作動に伴って、補機の消費電力が変動することがある。この場合には、蓄電装置の電圧が変動してしまい、電流値を取得し始めるタイミングや、電流値の取得を終了させるタイミングにバラツキが発生し、電流積算量にもバラツキが発生してしまう。
【０００７】
本願第１の発明では、補機の作動レベルを低下させることにより、補機の消費電力が変動するのを抑制することができる。これにより、蓄電装置の電圧変動を抑制でき、電流値を取得し始めるタイミングや、電流値の取得を終了させるタイミングにバラツキが発生するのを抑制できる。そして、電流積算量にもバラツキが発生するのを抑制することができ、電流積算量の算出精度を向上させて、蓄電装置の容量判定の精度を向上させることができる。
【０００８】
蓄電装置の電圧を第１電圧から第２電圧に変化させる場合としては、２つの場合がある。第１として、第１電圧が第２電圧よりも高い状態において、蓄電装置を放電することにより、蓄電装置の電圧を第１電圧から第２電圧に変化（低下）させることができる。第２として、第１電圧が第２電圧よりも低い状態において、蓄電装置を充電することにより、蓄電装置の電圧を第１電圧から第２電圧に変化（上昇）させることができる。
【０００９】
積算される電流値を取得し始める前に、補機の作動レベルを低下させておくことができる。そして、積算される電流値を取得し始めてから、積算される電流値の取得を終了するまで、補機の作動レベルを低下させた状態に維持することができる。
【００１０】
作動レベルが低下した状態には、２つの状態が含まれる。第１としては、補機が作動している状態において、補機の作動レベルを低下させた状態である。第２としては、補機が作動する状態から、補機の作動が停止した状態に切り替えた状態である。
【００１１】
積算される電流値を取得し始めた後から、積算される電流値の取得を終了する前までの間において、補機の作動レベルを上昇させることができる。補機の作動レベルを上昇させることにより、補機の消費電力を上昇させることができ、蓄電装置の電圧を、第２電圧に素早く近づけることができる。これにより、積算される電流値を取得する時間を短縮することができる。
【００１２】
補機の作動レベルを上昇させることには、２つの場合が含まれる。第１としては、補機が作動している状態において、補機の作動レベルを上昇させる場合である。第２としては、補機の作動が停止した状態から、補機が作動する状態に切り替える場合である。
【００１３】
補機としては、作動レベルの上昇に応じて、消費電力の変動量が増加しやすい補機を用いることができる。例えば、補機として、空調設備を用いることができる。空調設備は、温度の設定状態などに応じて、消費電力が変動しやすい。
【００１４】
本願第２の発明は、車両の走行に用いられるエネルギを出力する蓄電装置の容量状態を判定する判定方法である。まず、蓄電装置の電圧が第１電圧から第２電圧に変化するまでの間において、蓄電装置に流れる電流値を取得し、取得した電流値を積算して、容量状態の判定に用いられる電流積算量を算出する。ここで、補機の作動レベルが低下した状態において、積算される電流値の取得の開始および、積算される電流値の取得の終了のうち、少なくとも一方を行う。本願第２の発明においても、本願第１の発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１である電池システムの構成を示す図である。
【図２】実施例１において、組電池の劣化診断処理を説明するフローチャートである。
【図３】劣化していない組電池と、劣化した組電池の放電カーブを示す図である。
【図４】実施例１において、劣化診断処理を行う前の処理を説明するフローチャートである。
【図５】実施例２において、劣化診断処理を説明するフローチャートである。
【図６】実施例２において、組電池の放電カーブに対して、補機の作動レベルの状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１である電池システム（蓄電システム）について、図１を用いて説明する。図１は、電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載されている。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池だけを備えている。
【００１８】
組電池１０は、直列に接続された複数の単電池１１を有する。単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。単電池１１の数は、組電池１０の要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。本実施例では、複数の単電池１１が直列に接続されているが、組電池１０は、並列に接続された複数の単電池１１を含んでいてもよい。
【００１９】
電圧センサ２１は、組電池１０の端子間電圧を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。本実施例では、組電池１０の端子間電圧を検出しているが、各単電池１１の端子間電圧を検出したり、少なくとも２つの単電池１１を含む電池ブロックの端子間電圧を検出したりすることもできる。電流センサ２２は、組電池１０に流れる電流を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。
【００２０】
コントローラ３０は、メモリ３０ａを内蔵している。メモリ３０ａは、コントローラ３０が所定の処理を行うための各種の情報を格納している。本実施例では、メモリ３０ａが、コントローラ３０に内蔵されているが、コントローラ３０の外部にメモリ３０ａを設けることもできる。
【００２１】
組電池１０の正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂは、コントローラ３０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。組電池１０の負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｇは、コントローラ３０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。
【００２２】
システムメインリレーＳＭＲ−Ｇに対しては、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒが並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、コントローラ３０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。電流制限抵抗Ｒは、組電池１０を負荷（後述する昇圧回路２３など）と接続するときに、突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。
【００２３】
組電池１０を負荷と接続するとき、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオフからオンに切り替えるとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒに電流が流れることになる。次に、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０および負荷の接続が完了する。組電池１０および負荷の接続を遮断するとき、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。
【００２４】
昇圧回路２３は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬを介して、組電池１０と接続されており、組電池１０の出力電圧を昇圧する。昇圧回路２３は、昇圧後の電力をインバータ２４に出力する。また、昇圧回路２３は、インバータ２４の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力することができる。本実施例では、昇圧回路２３を用いているが、昇圧回路２３を省略することもできる。
【００２５】
インバータ２４は、昇圧回路２３から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ２５に出力する。モータ・ジェネレータ２５としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータ２５は、インバータ２４から出力された交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ２５によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。
【００２６】
車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ２５は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ２４は、モータ・ジェネレータ２５が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を昇圧回路２３に出力する。昇圧回路２３は、インバータ２４の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力する。これにより、組電池１０は、回生電力を蓄えることができる。
【００２７】
正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、組電池１０の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を補機３２に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、コントローラ３０からの制御信号を受けて動作する。補機３２は、組電池１０からの電力を受けて作動することができる電子機器である。補機３２としては、例えば、コントローラ３０、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐを駆動する回路、空調設備、ランプ、音響設備、ディスプレイがある。
【００２８】
次に、組電池１０の劣化を診断する処理について説明する。図２は、劣化診断処理を説明するフローチャートである。図２に示す処理は、コントローラ３０によって実行される。劣化診断処理は、コントローラ３０が劣化診断処理の要求を受けたときに開始される。
【００２９】
ステップＳ１０１において、コントローラ３０は、組電池１０を放電させる。例えば、組電池１０の電力を補機３２に供給することにより、組電池１０を放電させることができる。また、組電池１０の正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬに負荷を接続して、組電池１０を放電させることができる。
【００３０】
ステップＳ１０２において、コントローラ３０は、電圧センサ２１の出力に基づいて、組電池１０の電圧Ｖｃを取得する。そして、コントローラ３０は、検出電圧Ｖｃが診断開始電圧（第１電圧に相当する）Ｖｓよりも低いか否かを判別する。ここで、劣化診断処理を開始するときには、組電池１０の電圧Ｖｃを、診断開始電圧Ｖｓ以上としておく必要がある。例えば、組電池１０が満充電状態となるまで、組電池１０を充電しておくことができる。
【００３１】
診断開始電圧Ｖｓの値は、適宜設定することができる。本実施例では、後述するように、組電池１０を放電したときの電流積算量を取得するため、電流積算量を取得しやすいように、診断開始電圧Ｖｓは、組電池１０のＳＯＣが高い状態にあるときの電圧値に設定しておくことが好ましい。診断開始電圧Ｖｓに関する情報は、メモリ３０ａに記憶させておくことができる。組電池１０の放電によって、検出電圧Ｖｃが診断開始電圧Ｖｓよりも低くなったときには、ステップＳ１０３の処理に進む。
【００３２】
ステップＳ１０３において、コントローラ３０は、電流センサ２２の出力に基づいて、組電池１０に流れる電流値Ｉを取得する。組電池１０を放電し続けている間、コントローラ３０は、電流値Ｉを取得し続ける。取得した電流値Ｉは、メモリ３０ａに記憶することができる。
【００３３】
ステップＳ１０４において、コントローラ３０は、電圧センサ２１の出力に基づいて、組電池１０の電圧Ｖｃを取得する。組電池１０は放電し続けているため、検出電圧Ｖｃは、低下する。コントローラ３０は、検出電圧Ｖｃが診断終了電圧（第２電圧に相当する）Ｖｅよりも低いか否かを判別する。
【００３４】
診断終了電圧Ｖｅは、診断開始電圧Ｖｓよりも低い電圧値であり、適宜設定することができる。診断終了電圧Ｖｅを低くしすぎると、組電池１０を過放電させてしまうことになる。また、診断終了電圧Ｖｅを高くしすぎると、後述する電流積算量を取得し難くなってしまう。これらの点を考慮して、診断終了電圧Ｖｅを設定することができる。診断終了電圧Ｖｅに関する情報は、メモリ３０ａに記憶させておくことができる。
【００３５】
検出電圧Ｖｃが診断終了電圧Ｖｅよりも低いときには、ステップＳ１０５の処理に進み、検出電圧Ｖｃが診断終了電圧Ｖｅよりも高いときには、ステップＳ１０３の処理に戻る。すなわち、検出電圧Ｖｃが、診断開始電圧Ｖｓから診断終了電圧Ｖｅに変化（低下）するまで、電流値Ｉが取得される。
【００３６】
ステップＳ１０５において、コントローラ３０は、組電池１０の放電を停止させる。具体的には、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替えることができる。
【００３７】
ステップＳ１０６において、コントローラ３０は、ステップＳ１０３で取得した電流値Ｉを積算して、電流積算量ΣＩを算出する。ステップＳ１０７において、コントローラ３０は、ステップＳ１０６で算出した電流積算量ΣＩを、基準となる電流積算量ΣＩと比較することにより、組電池１０が劣化しているか否かを判別する。
【００３８】
基準となる電流積算量ΣＩは、組電池１０の劣化を判断するときに基準となる電流積算量ΣＩである。基準となる電流積算量ΣＩとしては、例えば、初期状態の組電池１０を放電させたときに取得された電流積算量ΣＩを用いることができる。初期状態とは、組電池１０を製造した直後の状態をいう。基準となる電流積算量ΣＩを算出するときにも、組電池１０の電圧Ｖｃを、診断開始電圧Ｖｓから診断終了電圧Ｖｅまで変化させながら、電流値Ｉを取得する。
【００３９】
図３は、組電池１０を放電させたときの電圧の変動（放電カーブ）を示す図である。図３の縦軸は、組電池１０の電圧、言い換えれば、電圧センサ２１によって検出された電圧を示す。図３の横軸は、組電池１０の放電容量［Ａｈ］を示す。図３の実線は、組電池１０が劣化していないときの放電カーブを示し、図３の点線は、組電池１０が劣化したときの放電カーブを示す。点線に示す放電カーブは、組電池１０の劣化状態に応じて変化する。
【００４０】
図３に示すように、組電池１０が劣化すると、組電池１０の容量は低下してしまう。言い換えれば、組電池１０が劣化すると、電流積算量ΣＩは低下してしまう。このため、ステップＳ１０６で算出された電流積算量ΣＩが、基準となる電流積算量ΣＩに対して低下するほど、組電池１０が劣化していることになる。したがって、ステップＳ１０６で算出された電流積算量ΣＩと、基準となる電流積算量ΣＩとの差に基づいて、組電池１０の劣化状態を判定することができる。
【００４１】
診断開始電圧Ｖｓを、組電池１０が満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）であるときの電圧とし、診断終了電圧Ｖｅを、組電池１０の放電終止電圧とすれば、電流積算量ΣＩから組電池１０の満充電容量を算出することができる。一方、診断開始電圧Ｖｓを、組電池１０が満充電状態であるときの電圧よりも低くし、診断終了電圧Ｖｅを、組電池１０の放電終止電圧よりも高くしたときには、電流積算量ΣＩおよび満充電容量の関係を予め求めておくことにより、電流積算量ΣＩから満充電容量を推定することができる。組電池１０が劣化したときには、組電池１０の満充電容量が低下するため、満充電容量に基づいて、組電池１０の劣化状態を特定することができる。
【００４２】
図２に示す処理では、組電池１０を継続的に放電することによって、電流積算量ΣＩを算出しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池１０を継続的に充電することによって、電流積算量ΣＩを算出することができる。
【００４３】
例えば、外部電源の電力を組電池１０に供給することにより、組電池１０を継続的に充電することができる。外部電源は、車両の外部において、車両とは別に設けられた電源である。外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。
【００４４】
図１に示す電池システムにおいては、充電器を追加することができる。具体的には、組電池１０の正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬに対して、充電器を接続することができる。外部電源が交流電力を供給するとき、充電器は、外部電源からの交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１０に供給することができる。
【００４５】
組電池１０を継続的に充電するときでも、電流値Ｉを取得し始めるときの電圧（開始電圧）と、電流値Ｉの取得を終了させるときの電圧（終了電圧）とを設定しておく。そして、組電池１０の電圧が開始電圧から終了電圧まで変化（上昇）するまでの電流積算量ΣＩを算出すればよい。開始電圧および終了電圧は、適宜設定することができる。例えば、開始電圧を、本実施例で説明した診断終了電圧Ｖｅとし、終了電圧を、本実施例で説明した診断開始電圧Ｖｓとすることができる。組電池１０の充電を開始するときには、組電池１０の電圧Ｖｃを、開始電圧よりも低くしておく必要がある。
【００４６】
組電池１０の劣化診断処理では、組電池１０の電圧Ｖｃを診断開始電圧Ｖｓから診断終了電圧Ｖｅまで正確に変化させる必要がある。電流積算量ΣＩを用いて組電池１０の劣化を診断する場合において、電流値Ｉを取得し始めるときのタイミングや、電流値Ｉの取得を終了させるときのタイミングがずれてしまうと、劣化診断の精度に悪影響を与えてしまうおそれがある。
【００４７】
そこで、本実施例では、組電池１０の劣化診断処理を行うときに、図４に示す処理を行っている。図４に示す処理は、コントローラ３０によって実行される。
【００４８】
ステップＳ２０１において、コントローラ３０は、組電池１０の劣化診断処理の要求があるか否かを判別する。例えば、ユーザが特定のスイッチを操作することにより、組電池１０の劣化診断処理を要求することができる。劣化診断処理の要求に関する情報は、コントローラ３０に入力される。劣化診断処理の要求があるときには、ステップＳ２０２の処理に進む。一方、劣化診断処理の要求がないときには、図４に示す処理を終了する。
【００４９】
ステップＳ２０２において、コントローラ３０は、補機３２の作動レベルを低下させる。補機３２の作動レベルが高いほど、補機３２の消費電力が上昇したり、消費電力が変動しやすくなったりする。補機３２の作動レベルを低下させることにより、補機３２の消費電力を低下させたり、消費電力の変動を抑制したりすることができる。
【００５０】
補機３２の作動レベルを低下させる場合には、補機３２の作動レベルを現在の作動レベルよりも低下させる場合や、補機３２の作動レベルを予め定めた作動レベル（閾値）よりも低下させる場合が含まれる。補機３２の作動レベルを予め定めた作動レベルよりも低下させる場合において、現在の作動レベルが予め定めた作動レベルよりも低いときには、補機３２の作動レベルは、低下しないことになる。
【００５１】
補機３２の作動レベルを低下させることには、補機３２が作動している状態から、補機３２の作動が停止する状態に切り替えることも含まれる。図２のステップＳ１０１の処理において、補機３２を作動させて組電池１０の放電を行うとき、作動レベルを低下させる補機３２は、組電池１０を放電させる補機３２とは異なる補機３２である。
【００５２】
補機３２の作動状態によっては、補機３２の消費電力が変動しやすいことがある。例えば、補機３２としての空調設備は、設定温度に応じて、空調設備の作動状態が変化し、空調設備の消費電力も変動しやすくなる。電力が変動しやすい状態では、組電池１０の電圧Ｖｃが変動しやすくなる。作動レベルを低下させる補機３２としては、消費電力が変化しやすい補機３２を対象とすることができる。
【００５３】
組電池１０の電圧Ｖｃが変動しやすいと、電圧Ｖｃが診断開始電圧Ｖｓよりも低下したタイミングを特定し難くなり、電流値Ｉを取得し始めるタイミングにバラツキが発生してしまう。また、組電池１０の電圧Ｖｃが変動しやすいと、電圧Ｖｃが診断終了電圧Ｖｅよりも低下したタイミングを特定し難くなり、電流値Ｉの取得を終了させるタイミングにバラツキが発生してしまう。
【００５４】
電流値Ｉを取得し始めるときのタイミングや、電流値Ｉの取得を終了させるタイミングにバラツキが発生すると、電流積算量ΣＩにもバラツキが発生してしまい、劣化診断の精度が低下してしまうおそれがある。
【００５５】
本実施例では、劣化診断処理を開始させる前に、補機３２の作動レベルを低下させているため、補機３２の作動に伴う電力変動を抑制することができる。電力変動を抑制すれば、組電池１０の電圧Ｖｃが変動するのを抑制でき、電流値Ｉを取得し始めるときのタイミングや、電流値Ｉの取得を終了させるタイミングにバラツキが発生するのを抑制できる。
【００５６】
補機３２の作動レベルを低下させた状態において、コントローラ３０は、ステップＳ２０３において、劣化診断処理を行う。劣化診断処理は、図２で説明したフローチャートに従って行われる。
【００５７】
図４に示す処理では、劣化診断処理を行う前に、補機３２の作動レベルを低下させているが、これに限るものではない。すなわち、劣化診断処理を行っている間において、補機３２の作動に伴う電力変動を抑制すればよい。
【００５８】
例えば、劣化診断処理を行う前に、補機３２を作動させているとき、劣化診断処理を行っている間は、補機３２の作動レベルを低下させ、劣化診断処理を終了したときには、補機３２の作動レベルを元のレベルに戻すことができる。この場合においても、補機３２の作動レベルを低下させることには、補機３２の作動を停止させることが含まれる。
【００５９】
また、劣化診断処理を行う前に、補機３２を作動させているとき、劣化診断処理を行うときに、補機３２の作動レベルを低下させることを、ユーザなどに通知することができる。そして、ユーザなどが補機３２の作動レベルを低下させたときに、劣化診断処理を開始させることができる。
【００６０】
ここで、ユーザなどへの通知方法としては、音や表示を用いることができる。すなわち、補機３２の作動レベルの低下を促す情報を、スピーカから音で出力したり、ディスプレイに表示したりすることができる。コントローラ３０は、補機３２の作動レベルが低下したことを確認した後に、劣化診断処理を開始することができる。
【００６１】
また、劣化診断処理を行っている間に、補機３２の作動レベルを上昇させないようにすることができる。具体的には、コントローラ３０は、補機３２の作動レベルを上昇させる指示を受けても、劣化診断処理を行っている間は、指示に応じた制御を行わないことができる。補機３２の作動レベルを上昇させる指示は、ユーザなどが特定のスイッチなどを操作することによって行うことができる。
【００６２】
指示に応じた制御を行わないときには、劣化診断処理を行っているために、補機３２の作動レベルを上昇させることができないことを、ユーザなどに通知することができる。ユーザなどへの通知方法は、上述した方法と同様である。劣化診断処理が終了した後であれば、コントローラ３０は、指示に応じた制御を行うことができる。ここで、作動レベルを上昇させることには、補機３２の作動が停止している状態から、補機３２が作動する状態に切り替えることが含まれる。
【００６３】
本実施例では、劣化診断処理を行っている間において、補機３２の作動レベルを低下させ続けているが、これに限るものではない。すなわち、電流積算量ΣＩのバラツキを抑制できればよいため、電流値Ｉを取得し始めるときと、電流値Ｉの取得を終了するときの少なくとも一方において、補機３２の作動レベルを低下させることができる。
【００６４】
具体的には、電流値Ｉを取得し始めるとき、言い換えれば、組電池１０の電圧Ｖｃが診断開始電圧Ｖｓよりも低いか否かを判別するときにおいて、補機３２の作動レベルを低下させることができる。また、電流値Ｉの取得を終了するとき、言い換えれば、組電池１０の電圧Ｖｃが診断終了電圧Ｖｅよりも低いか否かを判別するときにおいて、補機３２の作動レベルを低下させることができる。
【００６５】
電流値Ｉを取得し始めるときと、電流値Ｉの取得を終了するときの両者において、補機３２の作動レベルを低下させれば、電流積算量ΣＩの算出精度を向上させることができる。一方、電流値Ｉを取得し始めるときと、電流値Ｉの取得を終了するときのいずれか一方だけにおいて、補機３２の作動レベルを低下させても、補機３２の作動レベルを低下させない場合に比べれば、電流積算量ΣＩの算出精度を向上させることができる。電流積算量ΣＩの算出精度を向上させることにより、劣化診断の精度を向上させることができる。
【実施例２】
【００６６】
本発明の実施例２である電池システムについて説明する。実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。本実施例では、実施例１と異なる点について、主に説明する。
【００６７】
図５は、本実施例における劣化診断処理を説明するフローチャートであり、実施例１の図２に対応する図である。図５において、図２で説明した処理と同じ処理については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、図２に示す処理と異なる点について、主に説明する。
【００６８】
ステップＳ１０８において、コントローラ３０は、電圧センサ２１の出力に基づいて取得した電圧Ｖｃが下記式（１）の条件を満たすか否かを判別する。
【００６９】
Ｖｃ＜Ｖｓ−ΔＶ ・・・（１）
【００７０】
ΔＶは、適宜設定される値である。ΔＶに関する情報は、メモリ３０ａに記憶しておくことができる。検出電圧Ｖｃが式（１）の条件を満たすときには、ステップＳ１０９の処理に進む。検出電圧Ｖｃが式（１）の条件を満たしていないときには、ステップＳ１０３の処理に戻る。
【００７１】
ステップＳ１０９において、コントローラ３０は、電圧センサ２１の出力に基づいて取得した電圧Ｖｃが下記式（２）の条件を満たすか否かを判別する。
【００７２】
Ｖｃ＞Ｖｅ＋ΔＶ ・・・（２）
【００７３】
ΔＶは、適宜設定される値である。式（２）で用いられるΔＶは、式（１）で用いられるΔＶと同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。式（２）で用いられるΔＶに関する情報は、メモリ３０ａに記憶しておくことができる。検出電圧Ｖｃが式（２）の条件を満たすときには、ステップＳ１１０の処理に進む。検出電圧Ｖｃが式（２）の条件を満たしていないときには、ステップＳ１０４の処理に進む。
【００７４】
ステップＳ１１０において、コントローラ３０は、補機３２の作動レベルを上昇させる。実施例１では、劣化診断処理を行う前に、補機３２の作動レベルを低下させている。この状態において、ステップＳ１１０の処理では、補機３２の作動レベルを上昇させている。補機３２の作動レベルを上昇させることにより、補機３２の消費電力を増加させることができ、組電池１０の電圧Ｖｃが低下する速度を上昇させることができる。言い換えれば、組電池１０の電圧Ｖｃを、診断終了電圧Ｖｅに素早く近づけることができる。
【００７５】
ここで、補機３２の作動レベルを上昇させることには、補機３２の作動を停止した状態から、補機３２が作動する状態に切り替えることが含まれる。実施例１において、劣化診断処理を行う前に、補機３２の作動を停止しているときには、ステップＳ１１０の処理において、補機３２を作動させることができる。ステップＳ１１０の処理を行った後は、ステップＳ１０３の処理に戻る。
【００７６】
図６は、組電池１０の放電カーブにおいて、補機３２の作動レベルの状態を示す図である。検出電圧Ｖｃが、「診断開始電圧Ｖｓ−ΔＶ」よりも低くなるまでは、補機３２の作動レベルを低下させている。また、検出電圧Ｖｃが、「診断終了電圧Ｖｅ＋ΔＶ」よりも低くなるまでは、補機３２の作動レベルを低下させている。一方、検出電圧Ｖｃが、「診断開始電圧Ｖｓ−ΔＶ」および「診断終了電圧Ｖｅ＋ΔＶ」の間で変化しているときには、補機３２の作動レベルを上昇させている。
【００７７】
本実施例によれば、検出電圧Ｖｃが診断開始電圧Ｖｓおよび診断終了電圧Ｖｅの近傍であるときには、補機３２の作動レベルを低下させた状態とすることができ、補機３２の作動に伴う電力変動を抑制することができる。これにより、実施例１と同様に、電流積算量ΣＩのバラツキを抑制し、劣化診断の精度を向上させることができる。
【００７８】
また、検出電圧Ｖｃが診断終了電圧Ｖｓおよび診断終了電圧Ｖｅから離れたときには、補機３２の作動レベルを上昇させることにより、検出電圧Ｖｃを診断終了電圧Ｖｅに素早く近づけることができる。これにより、劣化診断処理の時間を短縮することができる。
【００７９】
本実施例では、式（１）および式（２）の条件を満たすときに、補機３２の作動レベルを上昇させているが、これに限るものではない。式（１）および式（２）の条件のうち、一方の条件だけを採用することもできる。
【００８０】
具体的には、検出電圧Ｖｃが診断開始電圧Ｖｓよりも低くなったときには、補機３２の作動レベルを上昇させ、検出電圧Ｖｃが式（２）の条件を満たさなくなるまで、補機３２の作動レベルを上昇させたままとすることができる。一方、検出電圧Ｖｃが式（１）の条件を満たしたときに、補機３２の作動レベルを上昇させ、検出電圧Ｖｃが診断終了電圧Ｖｅよりも低くなるまで、補機３２の作動レベルを上昇させたままとすることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０：組電池（蓄電装置） １１：単電池
２１：電圧センサ ２２：電流センサ
２３：昇圧回路 ２４：インバータ
２５：モータ・ジェネレータ ３０：コントローラ
３０ａ：メモリ ３１：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３２：補機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の容量状態を判定する蓄電システムと、容量状態を判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池の劣化を診断する方法として、例えば、二次電池の電圧を診断開始電圧から診断終了電圧まで放電させ、放電中の電流値を積算している。電流積算量に基づいて、二次電池が劣化しているか否かを判別することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９１８０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２００５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二次電池の劣化を診断するとき、二次電池と接続された負荷が作動していると、負荷の消費電力の変動に応じて、二次電池の電圧が変動してしまう。二次電池の電圧が変化してしまうと、積算される電流値を取得するタイミングや、積算される電流値の取得を終了させるタイミングにバラツキが発生し、電流積算量にもバラツキが発生してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願第１の発明である蓄電システムは、蓄電装置と、補機と、電流センサと、コントローラとを有する。蓄電装置は、充放電を行い、車両の走行に用いられるエネルギを出力する。補機は、車両に搭載され、蓄電装置からの電力供給を受けて作動する。電流センサは、蓄電装置に流れる電流値を検出し、検出結果をコントローラに出力する。コントローラは、蓄電装置の電圧が第１電圧から第２電圧に変化するまでの間において、電流センサから取得した電流値を積算して、蓄電装置の容量判定に用いられる電流積算量を算出する。コントローラは、補機の作動レベルが低下した状態において、積算される電流値の取得の開始および、積算される電流値の取得の終了のうち、少なくとも一方を行う。
【０００６】
本願第１の発明では、補機の作動レベルを低下させた状態において、積算される電流値を取得し始めたり、積算される電流値の取得を終了させたりしている。補機の作動レベルを上昇させたときには、補機の作動に伴って、補機の消費電力が変動することがある。この場合には、蓄電装置の電圧が変動してしまい、電流値を取得し始めるタイミングや、電流値の取得を終了させるタイミングにバラツキが発生し、電流積算量にもバラツキが発生してしまう。
【０００７】
本願第１の発明では、補機の作動レベルを低下させることにより、補機の消費電力が変動するのを抑制することができる。これにより、蓄電装置の電圧変動を抑制でき、電流値を取得し始めるタイミングや、電流値の取得を終了させるタイミングにバラツキが発生するのを抑制できる。そして、電流積算量にもバラツキが発生するのを抑制することができ、電流積算量の算出精度を向上させて、蓄電装置の容量判定の精度を向上させることができる。
【０００８】
蓄電装置の電圧を第１電圧から第２電圧に変化させる場合としては、２つの場合がある。第１として、第１電圧が第２電圧よりも高い状態において、蓄電装置を放電することにより、蓄電装置の電圧を第１電圧から第２電圧に変化（低下）させることができる。第２として、第１電圧が第２電圧よりも低い状態において、蓄電装置を充電することにより、蓄電装置の電圧を第１電圧から第２電圧に変化（上昇）させることができる。
【０００９】
積算される電流値を取得し始める前に、補機の作動レベルを低下させておくことができる。そして、積算される電流値を取得し始めてから、積算される電流値の取得を終了するまで、補機の作動レベルを低下させた状態に維持することができる。
【００１０】
作動レベルが低下した状態には、２つの状態が含まれる。第１としては、補機が作動している状態において、補機の作動レベルを低下させた状態である。第２としては、補機が作動する状態から、補機の作動が停止した状態に切り替えた状態である。
【００１１】
積算される電流値を取得し始めた後から、積算される電流値の取得を終了する前までの間において、補機の作動レベルを上昇させることができる。補機の作動レベルを上昇させることにより、補機の消費電力を上昇させることができ、蓄電装置の電圧を、第２電圧に素早く近づけることができる。これにより、積算される電流値を取得する時間を短縮することができる。
【００１２】
補機の作動レベルを上昇させることには、２つの場合が含まれる。第１としては、補機が作動している状態において、補機の作動レベルを上昇させる場合である。第２としては、補機の作動が停止した状態から、補機が作動する状態に切り替える場合である。
【００１３】
補機としては、作動レベルの上昇に応じて、消費電力の変動量が増加しやすい補機を用いることができる。例えば、補機として、空調設備を用いることができる。空調設備は、温度の設定状態などに応じて、消費電力が変動しやすい。
【００１４】
本願第２の発明は、車両の走行に用いられるエネルギを出力する蓄電装置の容量状態を判定する判定方法である。まず、蓄電装置の電圧が第１電圧から第２電圧に変化するまでの間において、蓄電装置に流れる電流値を取得し、取得した電流値を積算して、容量状態の判定に用いられる電流積算量を算出する。ここで、補機の作動レベルが低下した状態において、積算される電流値の取得の開始および、積算される電流値の取得の終了のうち、少なくとも一方を行う。本願第２の発明においても、本願第１の発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１である電池システムの構成を示す図である。
【図２】実施例１において、組電池の劣化診断処理を説明するフローチャートである。
【図３】劣化していない組電池と、劣化した組電池の放電カーブを示す図である。
【図４】実施例１において、劣化診断処理を行う前の処理を説明するフローチャートである。
【図５】実施例２において、劣化診断処理を説明するフローチャートである。
【図６】実施例２において、組電池の放電カーブに対して、補機の作動レベルの状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１である電池システム（蓄電システム）について、図１を用いて説明する。図１は、電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載されている。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池だけを備えている。
【００１８】
組電池１０は、直列に接続された複数の単電池１１を有する。単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。単電池１１の数は、組電池１０の要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。本実施例では、複数の単電池１１が直列に接続されているが、組電池１０は、並列に接続された複数の単電池１１を含んでいてもよい。
【００１９】
電圧センサ２１は、組電池１０の端子間電圧を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。本実施例では、組電池１０の端子間電圧を検出しているが、各単電池１１の端子間電圧を検出したり、少なくとも２つの単電池１１を含む電池ブロックの端子間電圧を検出したりすることもできる。電流センサ２２は、組電池１０に流れる電流を検出し、検出結果をコントローラ３０に出力する。
【００２０】
コントローラ３０は、メモリ３０ａを内蔵している。メモリ３０ａは、コントローラ３０が所定の処理を行うための各種の情報を格納している。本実施例では、メモリ３０ａが、コントローラ３０に内蔵されているが、コントローラ３０の外部にメモリ３０ａを設けることもできる。
【００２１】
組電池１０の正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂは、コントローラ３０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。組電池１０の負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｇは、コントローラ３０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。
【００２２】
システムメインリレーＳＭＲ−Ｇに対しては、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒが並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、コントローラ３０からの制御信号を受けることにより、オンおよびオフの間で切り替わる。電流制限抵抗Ｒは、組電池１０を負荷（後述する昇圧回路２３など）と接続するときに、突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。
【００２３】
組電池１０を負荷と接続するとき、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオフからオンに切り替えるとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒに電流が流れることになる。次に、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えた後に、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０および負荷の接続が完了する。組電池１０および負荷の接続を遮断するとき、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。
【００２４】
昇圧回路２３は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬを介して、組電池１０と接続されており、組電池１０の出力電圧を昇圧する。昇圧回路２３は、昇圧後の電力をインバータ２４に出力する。また、昇圧回路２３は、インバータ２４の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力することができる。本実施例では、昇圧回路２３を用いているが、昇圧回路２３を省略することもできる。
【００２５】
インバータ２４は、昇圧回路２３から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ２５に出力する。モータ・ジェネレータ２５としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。モータ・ジェネレータ２５は、インバータ２４から出力された交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ２５によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。
【００２６】
車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ２５は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。インバータ２４は、モータ・ジェネレータ２５が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を昇圧回路２３に出力する。昇圧回路２３は、インバータ２４の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を組電池１０に出力する。これにより、組電池１０は、回生電力を蓄えることができる。
【００２７】
正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬには、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、組電池１０の出力電圧を降圧し、降圧後の電力を補機３２に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、コントローラ３０からの制御信号を受けて動作する。補機３２は、組電池１０からの電力を受けて作動することができる電子機器である。補機３２としては、例えば、コントローラ３０、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐを駆動する回路、空調設備、ランプ、音響設備、ディスプレイがある。
【００２８】
次に、組電池１０の劣化を診断する処理について説明する。図２は、劣化診断処理を説明するフローチャートである。図２に示す処理は、コントローラ３０によって実行される。劣化診断処理は、コントローラ３０が劣化診断処理の要求を受けたときに開始される。
【００２９】
ステップＳ１０１において、コントローラ３０は、組電池１０を放電させる。例えば、組電池１０の電力を補機３２に供給することにより、組電池１０を放電させることができる。また、組電池１０の正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬに負荷を接続して、組電池１０を放電させることができる。
【００３０】
ステップＳ１０２において、コントローラ３０は、電圧センサ２１の出力に基づいて、組電池１０の電圧Ｖｃを取得する。そして、コントローラ３０は、検出電圧Ｖｃが診断開始電圧（第１電圧に相当する）Ｖｓよりも低いか否かを判別する。ここで、劣化診断処理を開始するときには、組電池１０の電圧Ｖｃを、診断開始電圧Ｖｓ以上としておく必要がある。例えば、組電池１０が満充電状態となるまで、組電池１０を充電しておくことができる。
【００３１】
診断開始電圧Ｖｓの値は、適宜設定することができる。本実施例では、後述するように、組電池１０を放電したときの電流積算量を取得するため、電流積算量を取得しやすいように、診断開始電圧Ｖｓは、組電池１０のＳＯＣが高い状態にあるときの電圧値に設定しておくことが好ましい。診断開始電圧Ｖｓに関する情報は、メモリ３０ａに記憶させておくことができる。組電池１０の放電によって、検出電圧Ｖｃが診断開始電圧Ｖｓよりも低くなったときには、ステップＳ１０３の処理に進む。
【００３２】
ステップＳ１０３において、コントローラ３０は、電流センサ２２の出力に基づいて、組電池１０に流れる電流値Ｉを取得する。組電池１０を放電し続けている間、コントローラ３０は、電流値Ｉを取得し続ける。取得した電流値Ｉは、メモリ３０ａに記憶することができる。
【００３３】
ステップＳ１０４において、コントローラ３０は、電圧センサ２１の出力に基づいて、組電池１０の電圧Ｖｃを取得する。組電池１０は放電し続けているため、検出電圧Ｖｃは、低下する。コントローラ３０は、検出電圧Ｖｃが診断終了電圧（第２電圧に相当する）Ｖｅよりも低いか否かを判別する。
【００３４】
診断終了電圧Ｖｅは、診断開始電圧Ｖｓよりも低い電圧値であり、適宜設定することができる。診断終了電圧Ｖｅを低くしすぎると、組電池１０を過放電させてしまうことになる。また、診断終了電圧Ｖｅを高くしすぎると、後述する電流積算量を取得し難くなってしまう。これらの点を考慮して、診断終了電圧Ｖｅを設定することができる。診断終了電圧Ｖｅに関する情報は、メモリ３０ａに記憶させておくことができる。
【００３５】
検出電圧Ｖｃが診断終了電圧Ｖｅよりも低いときには、ステップＳ１０５の処理に進み、検出電圧Ｖｃが診断終了電圧Ｖｅよりも高いときには、ステップＳ１０３の処理に戻る。すなわち、検出電圧Ｖｃが、診断開始電圧Ｖｓから診断終了電圧Ｖｅに変化（低下）するまで、電流値Ｉが取得される。
【００３６】
ステップＳ１０５において、コントローラ３０は、組電池１０の放電を停止させる。具体的には、コントローラ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替えることができる。
【００３７】
ステップＳ１０６において、コントローラ３０は、ステップＳ１０３で取得した電流値Ｉを積算して、電流積算量ΣＩを算出する。ステップＳ１０７において、コントローラ３０は、ステップＳ１０６で算出した電流積算量ΣＩを、基準となる電流積算量ΣＩと比較することにより、組電池１０が劣化しているか否かを判別する。
【００３８】
基準となる電流積算量ΣＩは、組電池１０の劣化を判断するときに基準となる電流積算量ΣＩである。基準となる電流積算量ΣＩとしては、例えば、初期状態の組電池１０を放電させたときに取得された電流積算量ΣＩを用いることができる。初期状態とは、組電池１０を製造した直後の状態をいう。基準となる電流積算量ΣＩを算出するときにも、組電池１０の電圧Ｖｃを、診断開始電圧Ｖｓから診断終了電圧Ｖｅまで変化させながら、電流値Ｉを取得する。
【００３９】
図３は、組電池１０を放電させたときの電圧の変動（放電カーブ）を示す図である。図３の縦軸は、組電池１０の電圧、言い換えれば、電圧センサ２１によって検出された電圧を示す。図３の横軸は、組電池１０の放電容量［Ａｈ］を示す。図３の実線は、組電池１０が劣化していないときの放電カーブを示し、図３の点線は、組電池１０が劣化したときの放電カーブを示す。点線に示す放電カーブは、組電池１０の劣化状態に応じて変化する。
【００４０】
図３に示すように、組電池１０が劣化すると、組電池１０の容量は低下してしまう。言い換えれば、組電池１０が劣化すると、電流積算量ΣＩは低下してしまう。このため、ステップＳ１０６で算出された電流積算量ΣＩが、基準となる電流積算量ΣＩに対して低下するほど、組電池１０が劣化していることになる。したがって、ステップＳ１０６で算出された電流積算量ΣＩと、基準となる電流積算量ΣＩとの差に基づいて、組電池１０の劣化状態を判定することができる。
【００４１】
診断開始電圧Ｖｓを、組電池１０が満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）であるときの電圧とし、診断終了電圧Ｖｅを、組電池１０の放電終止電圧とすれば、電流積算量ΣＩから組電池１０の満充電容量を算出することができる。一方、診断開始電圧Ｖｓを、組電池１０が満充電状態であるときの電圧よりも低くし、診断終了電圧Ｖｅを、組電池１０の放電終止電圧よりも高くしたときには、電流積算量ΣＩおよび満充電容量の関係を予め求めておくことにより、電流積算量ΣＩから満充電容量を推定することができる。組電池１０が劣化したときには、組電池１０の満充電容量が低下するため、満充電容量に基づいて、組電池１０の劣化状態を特定することができる。
【００４２】
図２に示す処理では、組電池１０を継続的に放電することによって、電流積算量ΣＩを算出しているが、これに限るものではない。具体的には、組電池１０を継続的に充電することによって、電流積算量ΣＩを算出することができる。
【００４３】
例えば、外部電源の電力を組電池１０に供給することにより、組電池１０を継続的に充電することができる。外部電源は、車両の外部において、車両とは別に設けられた電源である。外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。
【００４４】
図１に示す電池システムにおいては、充電器を追加することができる。具体的には、組電池１０の正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬに対して、充電器を接続することができる。外部電源が交流電力を供給するとき、充電器は、外部電源からの交流電力を直流電力に変換し、直流電力を組電池１０に供給することができる。
【００４５】
組電池１０を継続的に充電するときでも、電流値Ｉを取得し始めるときの電圧（開始電圧）と、電流値Ｉの取得を終了させるときの電圧（終了電圧）とを設定しておく。そして、組電池１０の電圧が開始電圧から終了電圧まで変化（上昇）するまでの電流積算量ΣＩを算出すればよい。開始電圧および終了電圧は、適宜設定することができる。例えば、開始電圧を、本実施例で説明した診断終了電圧Ｖｅとし、終了電圧を、本実施例で説明した診断開始電圧Ｖｓとすることができる。組電池１０の充電を開始するときには、組電池１０の電圧Ｖｃを、開始電圧よりも低くしておく必要がある。
【００４６】
組電池１０の劣化診断処理では、組電池１０の電圧Ｖｃを診断開始電圧Ｖｓから診断終了電圧Ｖｅまで正確に変化させる必要がある。電流積算量ΣＩを用いて組電池１０の劣化を診断する場合において、電流値Ｉを取得し始めるときのタイミングや、電流値Ｉの取得を終了させるときのタイミングがずれてしまうと、劣化診断の精度に悪影響を与えてしまうおそれがある。
【００４７】
そこで、本実施例では、組電池１０の劣化診断処理を行うときに、図４に示す処理を行っている。図４に示す処理は、コントローラ３０によって実行される。
【００４８】
ステップＳ２０１において、コントローラ３０は、組電池１０の劣化診断処理の要求があるか否かを判別する。例えば、ユーザが特定のスイッチを操作することにより、組電池１０の劣化診断処理を要求することができる。劣化診断処理の要求に関する情報は、コントローラ３０に入力される。劣化診断処理の要求があるときには、ステップＳ２０２の処理に進む。一方、劣化診断処理の要求がないときには、図４に示す処理を終了する。
【００４９】
ステップＳ２０２において、コントローラ３０は、補機３２の作動レベルを低下させる。補機３２の作動レベルが高いほど、補機３２の消費電力が上昇したり、消費電力が変動しやすくなったりする。補機３２の作動レベルを低下させることにより、補機３２の消費電力を低下させたり、消費電力の変動を抑制したりすることができる。
【００５０】
補機３２の作動レベルを低下させる場合には、補機３２の作動レベルを現在の作動レベルよりも低下させる場合や、補機３２の作動レベルを予め定めた作動レベル（閾値）よりも低下させる場合が含まれる。補機３２の作動レベルを予め定めた作動レベルよりも低下させる場合において、現在の作動レベルが予め定めた作動レベルよりも低いときには、補機３２の作動レベルは、低下しないことになる。
【００５１】
補機３２の作動レベルを低下させることには、補機３２が作動している状態から、補機３２の作動が停止する状態に切り替えることも含まれる。図２のステップＳ１０１の処理において、補機３２を作動させて組電池１０の放電を行うとき、作動レベルを低下させる補機３２は、組電池１０を放電させる補機３２とは異なる補機３２である。
【００５２】
補機３２の作動状態によっては、補機３２の消費電力が変動しやすいことがある。例えば、補機３２としての空調設備は、設定温度に応じて、空調設備の作動状態が変化し、空調設備の消費電力も変動しやすくなる。電力が変動しやすい状態では、組電池１０の電圧Ｖｃが変動しやすくなる。作動レベルを低下させる補機３２としては、消費電力が変化しやすい補機３２を対象とすることができる。
【００５３】
組電池１０の電圧Ｖｃが変動しやすいと、電圧Ｖｃが診断開始電圧Ｖｓよりも低下したタイミングを特定し難くなり、電流値Ｉを取得し始めるタイミングにバラツキが発生してしまう。また、組電池１０の電圧Ｖｃが変動しやすいと、電圧Ｖｃが診断終了電圧Ｖｅよりも低下したタイミングを特定し難くなり、電流値Ｉの取得を終了させるタイミングにバラツキが発生してしまう。
【００５４】
電流値Ｉを取得し始めるときのタイミングや、電流値Ｉの取得を終了させるタイミングにバラツキが発生すると、電流積算量ΣＩにもバラツキが発生してしまい、劣化診断の精度が低下してしまうおそれがある。
【００５５】
本実施例では、劣化診断処理を開始させる前に、補機３２の作動レベルを低下させているため、補機３２の作動に伴う電力変動を抑制することができる。電力変動を抑制すれば、組電池１０の電圧Ｖｃが変動するのを抑制でき、電流値Ｉを取得し始めるときのタイミングや、電流値Ｉの取得を終了させるタイミングにバラツキが発生するのを抑制できる。
【００５６】
補機３２の作動レベルを低下させた状態において、コントローラ３０は、ステップＳ２０３において、劣化診断処理を行う。劣化診断処理は、図２で説明したフローチャートに従って行われる。
【００５７】
図４に示す処理では、劣化診断処理を行う前に、補機３２の作動レベルを低下させているが、これに限るものではない。すなわち、劣化診断処理を行っている間において、補機３２の作動に伴う電力変動を抑制すればよい。
【００５８】
例えば、劣化診断処理を行う前に、補機３２を作動させているとき、劣化診断処理を行っている間は、補機３２の作動レベルを低下させ、劣化診断処理を終了したときには、補機３２の作動レベルを元のレベルに戻すことができる。この場合においても、補機３２の作動レベルを低下させることには、補機３２の作動を停止させることが含まれる。
【００５９】
また、劣化診断処理を行う前に、補機３２を作動させているとき、劣化診断処理を行うときに、補機３２の作動レベルを低下させることを、ユーザなどに通知することができる。そして、ユーザなどが補機３２の作動レベルを低下させたときに、劣化診断処理を開始させることができる。
【００６０】
ここで、ユーザなどへの通知方法としては、音や表示を用いることができる。すなわち、補機３２の作動レベルの低下を促す情報を、スピーカから音で出力したり、ディスプレイに表示したりすることができる。コントローラ３０は、補機３２の作動レベルが低下したことを確認した後に、劣化診断処理を開始することができる。
【００６１】
また、劣化診断処理を行っている間に、補機３２の作動レベルを上昇させないようにすることができる。具体的には、コントローラ３０は、補機３２の作動レベルを上昇させる指示を受けても、劣化診断処理を行っている間は、指示に応じた制御を行わないことができる。補機３２の作動レベルを上昇させる指示は、ユーザなどが特定のスイッチなどを操作することによって行うことができる。
【００６２】
指示に応じた制御を行わないときには、劣化診断処理を行っているために、補機３２の作動レベルを上昇させることができないことを、ユーザなどに通知することができる。ユーザなどへの通知方法は、上述した方法と同様である。劣化診断処理が終了した後であれば、コントローラ３０は、指示に応じた制御を行うことができる。ここで、作動レベルを上昇させることには、補機３２の作動が停止している状態から、補機３２が作動する状態に切り替えることが含まれる。
【００６３】
本実施例では、劣化診断処理を行っている間において、補機３２の作動レベルを低下させ続けているが、これに限るものではない。すなわち、電流積算量ΣＩのバラツキを抑制できればよいため、電流値Ｉを取得し始めるときと、電流値Ｉの取得を終了するときの少なくとも一方において、補機３２の作動レベルを低下させることができる。
【００６４】
具体的には、電流値Ｉを取得し始めるとき、言い換えれば、組電池１０の電圧Ｖｃが診断開始電圧Ｖｓよりも低いか否かを判別するときにおいて、補機３２の作動レベルを低下させることができる。また、電流値Ｉの取得を終了するとき、言い換えれば、組電池１０の電圧Ｖｃが診断終了電圧Ｖｅよりも低いか否かを判別するときにおいて、補機３２の作動レベルを低下させることができる。
【００６５】
電流値Ｉを取得し始めるときと、電流値Ｉの取得を終了するときの両者において、補機３２の作動レベルを低下させれば、電流積算量ΣＩの算出精度を向上させることができる。一方、電流値Ｉを取得し始めるときと、電流値Ｉの取得を終了するときのいずれか一方だけにおいて、補機３２の作動レベルを低下させても、補機３２の作動レベルを低下させない場合に比べれば、電流積算量ΣＩの算出精度を向上させることができる。電流積算量ΣＩの算出精度を向上させることにより、劣化診断の精度を向上させることができる。
【実施例２】
【００６６】
本発明の実施例２である電池システムについて説明する。実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。本実施例では、実施例１と異なる点について、主に説明する。
【００６７】
図５は、本実施例における劣化診断処理を説明するフローチャートであり、実施例１の図２に対応する図である。図５において、図２で説明した処理と同じ処理については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、図２に示す処理と異なる点について、主に説明する。
【００６８】
ステップＳ１０８において、コントローラ３０は、電圧センサ２１の出力に基づいて取得した電圧Ｖｃが下記式（１）の条件を満たすか否かを判別する。
【００６９】
Ｖｃ＜Ｖｓ−ΔＶ ・・・（１）
【００７０】
ΔＶは、適宜設定される値である。ΔＶに関する情報は、メモリ３０ａに記憶しておくことができる。検出電圧Ｖｃが式（１）の条件を満たすときには、ステップＳ１０９の処理に進む。検出電圧Ｖｃが式（１）の条件を満たしていないときには、ステップＳ１０３の処理に戻る。
【００７１】
ステップＳ１０９において、コントローラ３０は、電圧センサ２１の出力に基づいて取得した電圧Ｖｃが下記式（２）の条件を満たすか否かを判別する。
【００７２】
Ｖｃ＞Ｖｅ＋ΔＶ ・・・（２）
【００７３】
ΔＶは、適宜設定される値である。式（２）で用いられるΔＶは、式（１）で用いられるΔＶと同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。式（２）で用いられるΔＶに関する情報は、メモリ３０ａに記憶しておくことができる。検出電圧Ｖｃが式（２）の条件を満たすときには、ステップＳ１１０の処理に進む。検出電圧Ｖｃが式（２）の条件を満たしていないときには、ステップＳ１０４の処理に進む。
【００７４】
ステップＳ１１０において、コントローラ３０は、補機３２の作動レベルを上昇させる。実施例１では、劣化診断処理を行う前に、補機３２の作動レベルを低下させている。この状態において、ステップＳ１１０の処理では、補機３２の作動レベルを上昇させている。補機３２の作動レベルを上昇させることにより、補機３２の消費電力を増加させることができ、組電池１０の電圧Ｖｃが低下する速度を上昇させることができる。言い換えれば、組電池１０の電圧Ｖｃを、診断終了電圧Ｖｅに素早く近づけることができる。
【００７５】
ここで、補機３２の作動レベルを上昇させることには、補機３２の作動を停止した状態から、補機３２が作動する状態に切り替えることが含まれる。実施例１において、劣化診断処理を行う前に、補機３２の作動を停止しているときには、ステップＳ１１０の処理において、補機３２を作動させることができる。ステップＳ１１０の処理を行った後は、ステップＳ１０３の処理に戻る。
【００７６】
図６は、組電池１０の放電カーブにおいて、補機３２の作動レベルの状態を示す図である。検出電圧Ｖｃが、「診断開始電圧Ｖｓ−ΔＶ」よりも低くなるまでは、補機３２の作動レベルを低下させている。また、検出電圧Ｖｃが、「診断終了電圧Ｖｅ＋ΔＶ」よりも低くなるまでは、補機３２の作動レベルを低下させている。一方、検出電圧Ｖｃが、「診断開始電圧Ｖｓ−ΔＶ」および「診断終了電圧Ｖｅ＋ΔＶ」の間で変化しているときには、補機３２の作動レベルを上昇させている。
【００７７】
本実施例によれば、検出電圧Ｖｃが診断開始電圧Ｖｓおよび診断終了電圧Ｖｅの近傍であるときには、補機３２の作動レベルを低下させた状態とすることができ、補機３２の作動に伴う電力変動を抑制することができる。これにより、実施例１と同様に、電流積算量ΣＩのバラツキを抑制し、劣化診断の精度を向上させることができる。
【００７８】
また、検出電圧Ｖｃが診断終了電圧Ｖｓおよび診断終了電圧Ｖｅから離れたときには、補機３２の作動レベルを上昇させることにより、検出電圧Ｖｃを診断終了電圧Ｖｅに素早く近づけることができる。これにより、劣化診断処理の時間を短縮することができる。
【００７９】
本実施例では、式（１）および式（２）の条件を満たすときに、補機３２の作動レベルを上昇させているが、これに限るものではない。式（１）および式（２）の条件のうち、一方の条件だけを採用することもできる。
【００８０】
具体的には、検出電圧Ｖｃが診断開始電圧Ｖｓよりも低くなったときには、補機３２の作動レベルを上昇させ、検出電圧Ｖｃが式（２）の条件を満たさなくなるまで、補機３２の作動レベルを上昇させたままとすることができる。一方、検出電圧Ｖｃが式（１）の条件を満たしたときに、補機３２の作動レベルを上昇させ、検出電圧Ｖｃが診断終了電圧Ｖｅよりも低くなるまで、補機３２の作動レベルを上昇させたままとすることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０：組電池（蓄電装置） １１：単電池
２１：電圧センサ ２２：電流センサ
２３：昇圧回路 ２４：インバータ
２５：モータ・ジェネレータ ３０：コントローラ
３０ａ：メモリ ３１：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３２：補機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電を行い、車両の走行に用いられるエネルギを出力する蓄電装置と、
前記車両に搭載され、前記蓄電装置からの電力供給を受けて作動する補機と、
前記蓄電装置に流れる電流値を検出する電流センサと、
前記蓄電装置の電圧が第１電圧から第２電圧に変化するまでの間において、前記電流センサから取得した電流値を積算して、前記蓄電装置の容量判定に用いられる電流積算量を算出するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記補機の作動レベルが低下した状態において、積算される電流値の取得の開始および、積算される電流値の取得の終了のうち、少なくとも一方を行うことを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記コントローラは、積算される電流値を取得し始める前に、前記補機の作動レベルを低下させることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記コントローラは、積算される電流値を取得し始めてから、積算される電流値の取得を終了するまで、前記補機の作動レベルを低下させた状態に維持することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記作動レベルが低下した状態は、前記補機が作動する状態から前記補機の作動が停止した状態に切り替えられた状態を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項５】
積算される電流値を取得し始めた後から、積算される電流値の取得を終了する前までの間において、前記コントローラは、前記補機の作動レベルを上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記補機の作動が停止した状態から前記補機が作動する状態に切り替えることにより、前記補機の作動レベルを上昇させることを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記補機は、作動レベルの上昇に応じて、消費電力の変動量が増加しやすい補機であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項８】
前記補機は、空調設備であることを特徴とする請求項７に記載の蓄電システム。
【請求項９】
車両の走行に用いられるエネルギを出力する蓄電装置の容量状態を判定する判定方法であって、
前記蓄電装置の電圧が第１電圧から第２電圧に変化するまでの間において、前記蓄電装置に流れる電流値を取得し、
取得した電流値を積算して、前記容量状態の判定に用いられる電流積算量を算出し、
前記車両に搭載され、前記蓄電装置からの電力供給を受けて作動する補機の作動レベルが低下した状態において、積算される電流値の取得の開始および、積算される電流値の取得の終了のうち、少なくとも一方を行うことを特徴とする判定方法。
【請求項１０】
積算される電流値を取得し始める前に、前記補機の作動レベルを低下させることを特徴とする請求項９に記載の判定方法。
【請求項１１】
積算される電流値を取得し始めてから、積算される電流値の取得を終了するまで、前記補機の作動レベルを低下させた状態に維持することを特徴とする請求項９又は１０に記載の判定方法。
【請求項１２】
前記作動レベルが低下した状態は、前記補機が作動する状態から前記補機の作動が停止した状態に切り替えられた状態を含むことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１つに記載の判定方法。
【請求項１３】
積算される電流値を取得し始めた後から、積算される電流値の取得を終了する前までの間において、前記補機の作動レベルを上昇させることを特徴とする請求項９又は１０に記載の判定方法。
【請求項１４】
前記補機の作動が停止した状態から前記補機が作動する状態に切り替えることにより、前記補機の作動レベルを上昇させることを特徴とする請求項１３に記載の判定方法。
【請求項１５】
前記補機は、作動レベルの上昇に応じて、消費電力の変動量が増加しやすい補機であることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１つに記載の判定方法。
【請求項１６】
前記補機は、空調設備であることを特徴とする請求項１５に記載の判定方法。
【請求項１】
充放電を行い、車両の走行に用いられるエネルギを出力する蓄電装置と、
前記車両に搭載され、前記蓄電装置からの電力供給を受けて作動する補機と、
前記蓄電装置に流れる電流値を検出する電流センサと、
前記蓄電装置の電圧が第１電圧から第２電圧に変化するまでの間において、前記電流センサから取得した電流値を積算して、前記蓄電装置の容量判定に用いられる電流積算量を算出するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記補機の作動レベルが低下した状態において、積算される電流値の取得の開始および、積算される電流値の取得の終了のうち、少なくとも一方を行うことを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記コントローラは、積算される電流値を取得し始める前に、前記補機の作動レベルを低下させることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記コントローラは、積算される電流値を取得し始めてから、積算される電流値の取得を終了するまで、前記補機の作動レベルを低下させた状態に維持することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記作動レベルが低下した状態は、前記補機が作動する状態から前記補機の作動が停止した状態に切り替えられた状態を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項５】
積算される電流値を取得し始めた後から、積算される電流値の取得を終了する前までの間において、前記コントローラは、前記補機の作動レベルを上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記補機の作動が停止した状態から前記補機が作動する状態に切り替えることにより、前記補機の作動レベルを上昇させることを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記補機は、作動レベルの上昇に応じて、消費電力の変動量が増加しやすい補機であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項８】
前記補機は、空調設備であることを特徴とする請求項７に記載の蓄電システム。
【請求項９】
車両の走行に用いられるエネルギを出力する蓄電装置の容量状態を判定する判定方法であって、
前記蓄電装置の電圧が第１電圧から第２電圧に変化するまでの間において、前記蓄電装置に流れる電流値を取得し、
取得した電流値を積算して、前記容量状態の判定に用いられる電流積算量を算出し、
前記車両に搭載され、前記蓄電装置からの電力供給を受けて作動する補機の作動レベルが低下した状態において、積算される電流値の取得の開始および、積算される電流値の取得の終了のうち、少なくとも一方を行うことを特徴とする判定方法。
【請求項１０】
積算される電流値を取得し始める前に、前記補機の作動レベルを低下させることを特徴とする請求項９に記載の判定方法。
【請求項１１】
積算される電流値を取得し始めてから、積算される電流値の取得を終了するまで、前記補機の作動レベルを低下させた状態に維持することを特徴とする請求項９又は１０に記載の判定方法。
【請求項１２】
前記作動レベルが低下した状態は、前記補機が作動する状態から前記補機の作動が停止した状態に切り替えられた状態を含むことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１つに記載の判定方法。
【請求項１３】
積算される電流値を取得し始めた後から、積算される電流値の取得を終了する前までの間において、前記補機の作動レベルを上昇させることを特徴とする請求項９又は１０に記載の判定方法。
【請求項１４】
前記補機の作動が停止した状態から前記補機が作動する状態に切り替えることにより、前記補機の作動レベルを上昇させることを特徴とする請求項１３に記載の判定方法。
【請求項１５】
前記補機は、作動レベルの上昇に応じて、消費電力の変動量が増加しやすい補機であることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１つに記載の判定方法。
【請求項１６】
前記補機は、空調設備であることを特徴とする請求項１５に記載の判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９２４２９（Ｐ２０１３−９２４２９Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３４０１１（Ｐ２０１１−２３４０１１）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]