JP2007085772A - バッテリ状態検知装置、バッテリ状態検知方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 車両に搭載されるバッテリ2と、バッテリ3に充電する発電機6又はバッテリ2から電力を供給される車両負荷4と、発電機6からの充電又は車両負荷4への放電の動作周期を可変制御する充放電制御手段と、バッテリ2の電圧及び電流を検出するバッテリセンサ2aと、電圧及び電流に基づきバッテリ2の内部インピーダンスを動作周期の周波数毎に算出するインピーダンス算出手段と、インピーダンス算出手段により算出された内部インピーダンスの値に基づき、予め定められたバッテリの劣化を検出する劣化検出マップを参照して、バッテリ2の劣化状態を判定する第1の劣化度判定手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
Z=Z(r)+Z(i)
すなわち、Z(r)は実部をZ(i)は虚部を表す。Z(r)は電解液の抵抗成分をZ(i)はコンデンサー成分を表すことが知られている。なお、フーリエ変換には周知の方法を、例えば高速フーリエ変換(FFT)を用いる。インピーダンス算出手段32が算出した内部インピーダンスZは測定日時(必ずしも日を改めるものではない)と共に不揮発メモリ3eに格納される。
〔掃引方向により内部インピーダンスZが異なる場合〕
上述したように、インピーダンス算出手段32は低周波数から高周波数及び高周波数から低周波数に周波数を掃引して、同じ周波数で2回内部インピーダンスZを算出する。なお、掃引方向は、高周波数から低周波数及び低周波数から高周波数でもよいし、低(高)周波数から高(低)周波数及び低(高)周波数から高(低)周波数のように同一方向に2回掃引してもよい。なお、一度目の掃引により算出された内部インピーダンスをZ1、2回目の掃引により算出された内部インピーダンスをZ2と称す。
コンデンサ成分が0に安定し抵抗成分が不安定であるので、バッテリ2の内部がショートしたものと判断できる。この場合、バッテリECU3はボディECU5と通信して出力装置7からバッテリの交換等を警告する。また、Z(r)が0でないことから完全にショートしたわけでないので、バッテリECU3は負荷を制御して車両負荷4に電力を供給する。
内部インピーダンスZが完全にゼロであることから、バッテリ2の内部が完全にショートしていると判断できる。バッテリECU3はボディECU5と通信して出力装置7からバッテリを早急に交換する必要があることを警告する。
バッテリセンサ2により電圧又は電流そのものが正常に検出されないため、バッテリ2と接続された線の断線や結線異常があると判定できる。バッテリECU3はボディECU5と通信して出力装置7からバッテリの交換等を警告する。また、電力供給は可能である可能性があるので、バッテリECU3は負荷を制御して車両負荷4に電力を供給する。
上述したように、バッテリ2の劣化は充放電回数、環境温度や不使用期間等に応じて複雑に進行するため、周波数によって検出しやすい劣化状態がある。このように、所定の劣化状態が検出しやすい周波数を特徴周波数という。特徴周波数では他の周波数よりも差分が大きくなる。
劣化判定マップによれば内部インピーダンスZと劣化状態とが予め知られているので、内部インピーダンスZの変動の傾向が分かれば、始動限界となるまでの時間(以下、バッテリ寿命という)を推定できることとなる。
2 バッテリ
3 バッテリECU
4 車両負荷
5 ボディECU
6 発電機
7 出力装置
Claims (8)
- 車両に搭載されるバッテリと、
前記バッテリに充電する発電機又は前記バッテリから電力を供給される車両負荷と、
前記発電機からの充電又は前記車両負荷への放電の動作周期を可変制御する充放電制御手段と、
前記バッテリの電圧及び電流を検出するバッテリセンサと、
前記充放電制御手段により前記バッテリへの充電又は前記バッテリからの放電が前記動作周期により制御されている場合、前記電圧及び電流に基づき前記バッテリの内部インピーダンスを前記動作周期の周波数毎に算出するインピーダンス算出手段と、
前記インピーダンス算出手段により算出された前記内部インピーダンスの値に基づき、予め定められた前記バッテリの劣化を検出する劣化検出マップを参照して、前記バッテリの劣化状態を判定する第1の劣化度判定手段と、
を有することを特徴とするバッテリ状態検知装置。 - 前記インピーダンス算出手段が算出した前記内部インピーダンスに基づき、各周波数毎に前回測定した前記内部インピーダンスに対する差分を算出する変化量算出手段と、
前記変化量算出手段が算出した前記差分又は初期状態からの変移量に基づき前記バッテリの劣化状態を判定する第2の劣化度判定手段と、
を有することを特徴とする請求項1記載のバッテリ状態検知装置。 - 前記第2の劣化度判定手段は、前記内部インピーダンスの実部又は虚部の前記差分又は前記変移量に基づき前記バッテリの劣化状態を判定する、
ことを特徴とする請求項2記載のバッテリ状態検知装置。 - 前記充放電制御手段は、前記発電機からの充電又は前記車両負荷への放電を同じ周波数の動作周期で2回行い、
前記インピーダンス算出手段が算出した同じ周波数における2回の前記内部インピーダンスが等しい場合、前記第1又は第2の劣化度判定手段は2回のうちいずれかの内部インピーダンスに基づき前記バッテリの劣化状態を判定し、
前記インピーダンス算出手段が算出した同じ周波数における2回の前記内部インピーダンスが等しくない場合、フェイルセーフモードに入る、
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載のバッテリ状態検知装置。 - 前々回、前回に算出された前記内部インピーダンスに基づき前々回に対する前回の前記内部インピーダンスの差分Aと、前回に対する今回の前記内部インピーダンスの差分Bに基づき、差分Aに対する差分Bの変動率が最も大きい特徴周波数を選択する周波数選択手段を有し、
前記充放電制御手段は、前記周波数選択手段により選択された前記特徴周波数を用いて他の周波数よりも高い頻度で前記車両負荷を駆動する、
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載のバッテリ状態検知装置。 - 前々回、前回に算出された前記内部インピーダンスに基づき前々回に対する前回の前記内部インピーダンスの差分Aと、前回に対する今回の前記内部インピーダンスの差分Bに基づき、差分Aに対する差分Bの変動率の高い順に前記周波数に順位を付与する周波数順位付与手段を有し、
前記充放電制御手段は、前記周波数順位付与手段により付与された前記周波数の順に高い頻度で前記車両負荷を駆動する、
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載のバッテリ状態検知装置。 - 前記インピーダンス算出手段が算出した前記内部インピーダンスが実数部だけとなる複数の前記内部インピーダンスに基づき今後の内部インピーダンスを予測する内部インピーダンス予測手段と、
前記内部インピーダンス予測手段により予測された前記内部インピーダンスに基づき、当該バッテリが予め定められた始動限界となる内部インピーダンスに到達するまでのバッテリ寿命を予測するバッテリ寿命予測手段と、
を有することを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載のバッテリ状態検知装置。 - 車両に搭載されるバッテリから電力を供給される車両負荷を駆動して、又は、バッテリへの充電を制御してバッテリの状態を検知するバッテリ状態検知方法において、
前記車両負荷への放電又はバッテリへの充電の動作周期を可変制御する放電制御ステップと、
前記バッテリからの放電又は充電が前記動作周期により制御されている場合、前記バッテリの内部インピーダンスを前記動作周期の周波数毎に算出するインピーダンス算出ステップと、
前記インピーダンス算出ステップにより算出された前記内部インピーダンスの値に基づき、予め定められた前記バッテリの劣化を検出する劣化検出マップを参照して、前記バッテリの劣化状態を判定する劣化度判定ステップと、
を有することを特徴とするバッテリ状態検知方法。
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