JP2019079629A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の電気負荷に電力を供給するために用いられる鉛バッテリの劣化を精度良く判定できる電源システムを提供すること。【解決手段】電源システムは、車両の電気負荷に電力を供給する鉛バッテリと、鉛バッテリの状態に関する値を取得するバッテリセンサユニットと、バッテリセンサユニットによって取得された値に基づいて鉛バッテリの劣化を判定するＥＣＵと、を備える。バッテリセンサユニットは、鉛バッテリの温度の値及び鉛バッテリのＳＯＣの値を取得し、ＥＣＵは、バッテリセンサユニットによる温度取得値及びＳＯＣに基づいて鉛バッテリのサルフェーション劣化に起因する劣化を判定する。【選択図】図８

Description

本発明は、電源システムに関する。より詳しくは、車両の電気負荷に電力を供給する鉛バッテリを備える電源システムに関する。

車両には、エアコン、ライト、及びナビゲーションシステム等の車両補機に電力を供給するために鉛バッテリが搭載される。また車両には、発電機が搭載されており、例えばエンジンの動力を利用して発電機を駆動し、適宜鉛バッテリを充電することも可能となっている。

鉛バッテリはその使用態様に応じて劣化するところ、この鉛バッテリの充放電を効率的に制御するためには、その劣化度合いを適切に判定する必要がある。特許文献１には、鉛バッテリの劣化を判定する装置が示されている。鉛バッテリの内部抵抗は、劣化の進行と共に増加する傾向があることから、特許文献１の装置では、鉛バッテリの電流や電圧に基づいてその内部抵抗値を算出し、この内部抵抗値に基づいて劣化を判定する。

特開２０１６−１０９６３９号公報

しかしながら内部抵抗だけでは鉛バッテリの劣化度合いを精度良く特定することができない。また鉛バッテリは、様々な要因によって劣化が進行し、鉛バッテリの寿命を長くするために行うべき対処の具体的な内容は劣化要因によって異なるが、内部抵抗だけでは劣化要因を特定することができない。このため、内部抵抗とは別のパラメータで鉛バッテリの劣化を判定することが求められていた。

本発明は、車両の電気負荷に電力を供給するために用いられる鉛バッテリの劣化を精度良く判定できる電源システムを提供することを目的とする。

（１）本発明の電源システム（例えば、後述の電源システムＳ）は、車両（例えば、後述の車両Ｖ）の電気負荷（例えば、後述の第１電気負荷５１、第２電気負荷５２）に電力を供給する鉛バッテリ（例えば、後述のバッテリ３）と、前記鉛バッテリの状態に関する値を取得するバッテリ状態取得装置（例えば、後述のバッテリセンサユニット６）と、前記バッテリ状態取得装置によって取得された値に基づいて前記鉛バッテリの劣化を判定するバッテリ劣化判定装置（例えば、後述のＥＣＵ７）と、を備え、前記バッテリ状態取得装置は、前記鉛バッテリの温度の値及び前記鉛バッテリの充電率の値を取得し、前記バッテリ劣化判定装置は、前記バッテリ状態取得装置による温度取得値及び充電率取得値に基づいて前記鉛バッテリの劣化を判定することを特徴とする。

（２）この場合、前記バッテリ劣化判定装置は、前記鉛バッテリの温度及び充電率の組み合わせと当該鉛バッテリの劣化進行度合いを示す劣化パラメータ（例えば、後述のサルフェーション劣化度）の単位時間当たりの増加分とを関連付ける関連付け手段を備え、前記温度取得値及び前記充電率取得値を前記関連付け手段に入力して得られる単位時間当たりの増加分を積算することによって前記劣化パラメータの値を算出し、当該劣化パラメータの値に基づいて前記鉛バッテリの劣化を判定することが好ましい。

（３）この場合、前記電源システムは、前記鉛バッテリに接続された発電機（例えば、後述のＡＣＧ２１）と、当該発電機を制御する発電機制御装置（例えば、後述のＥＣＵ７）と、を備え、前記発電機制御装置は、前記バッテリ劣化判定装置によって前記鉛バッテリが劣化したと判定された場合には、前記鉛バッテリが満充電になるように前記発電機を制御することが好ましい。

（４）この場合、前記劣化パラメータは、前記鉛バッテリのサルフェーションに起因する劣化進行度合いを示すパラメータであることが好ましい。

（５）この場合、前記バッテリ状態取得装置は、前記車両が走行可能状態になってから走行不可状態になるまでの走行可能時及び前記車両が走行不可状態になってから走行可能状態になるまでのソーク時における前記鉛バッテリの温度及び充電率の値を取得することが好ましい。

（６）本発明の電源システム（例えば、後述の電源システムＳ）は、車両（例えば、後述の車両Ｖ）の電気負荷（例えば、後述の第１電気負荷５１、第２電気負荷５２）に電力を供給する鉛バッテリ（例えば、後述のバッテリ３）と、前記電気負荷に対し前記鉛バッテリと並列に接続された発電機（例えば、後述のＡＣＧ２１）と、前記鉛バッテリの充電率が目標充電率になるように当該発電機の発電電圧を制御する発電機制御装置（例えば、後述のＥＣＵ７）と、前記鉛バッテリの状態に関する値を取得するバッテリ状態取得装置（例えば、後述のバッテリセンサユニット６）と、前記バッテリ状態取得装置によって取得された値に基づいて前記鉛バッテリの劣化を判定するバッテリ劣化判定装置（例えば、後述のＥＣＵ７）と、を備え、前記バッテリ状態取得装置は、前記鉛バッテリの初期状態の電池容量に対する現在の電池容量の割合に相当する劣化度（例えば、後述のＳＯＨ）の値を取得し、前記バッテリ劣化判定装置は、前記バッテリ状態取得装置による劣化度取得値に基づいて前記鉛バッテリの劣化を判定し、前記発電機制御装置は、前記バッテリ劣化判定装置によって前記鉛バッテリが劣化したと判定された場合には、前記鉛バッテリが劣化したと判定される前よりも前記目標充電率を高くすることを特徴とする。

（１）鉛バッテリの劣化要因の１つとして、サルフェーションの進行がある。すなわち鉛バッテリでは、放電時に電極の表面に発生した硫酸鉛は、充電時に電解液に溶け込むこととなるが、長期間にわたって充放電を繰り返すと、結晶化した硫酸鉛が硬質化し、充電しても電解液に溶け込まなくなってしまい、内部抵抗が増加したり有効表面積が減少したりしてしまう。後に図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明するように、鉛バッテリのサルフェーションはその製造時点から進行し始め、またサルフェーションの進行の速度は、鉛バッテリの温度及び充電率と相関がある。そこで本発明の電源システムでは、バッテリ状態取得装置は鉛バッテリの温度の値及び充電率の値を取得し、バッテリ劣化判定装置は、これら温度取得値及び充電率取得値に基づいて鉛バッテリの劣化を判定する。従って本発明の電源システムによれば、鉛バッテリの劣化を、サルフェーションに特化してその要因から精度良く判定することができる。

（２）本発明の電源システムでは、バッテリ劣化判定装置は、バッテリ状態取得装置による温度取得値及び充電率取得値を、鉛バッテリの温度及び充電率の組み合わせと劣化パラメータの単位時間当たりの増加分とを関連付ける関連付け手段に入力することにより劣化パラメータの単位時間当たりの増加分を算出し、さらにこの増加分を積算することによって劣化パラメータの値を算出し、この劣化パラメータの値に基づいて鉛バッテリの劣化を判定する。鉛バッテリのサルフェーションの進行の速度は、鉛バッテリの温度及び充電率と相関があるところ、本発明では単位時間毎に増加分を算出し、これを積算することによって劣化パラメータの値を算出することにより、鉛バッテリの劣化をさらに精度良く判定することができる。

（３）本発明の電源システムでは、バッテリの劣化判定装置によって鉛バッテリが劣化したと判定された場合には、鉛バッテリが満充電になるように発電機を制御する。鉛バッテリの電極の表面に発生する硫酸鉛は、これが結晶化し硬質化する前であれば充電することによって電解液に溶け込ませることができる。そこで本発明の電源システムでは、鉛バッテリが劣化したと判定された場合には、鉛バッテリを満充電にすることにより、電極に発生する硫酸鉛を、硬質化してしまう前に電解液に溶け込ますことができるので、これ以降の鉛バッテリのサルフェーションに起因する劣化の進行を遅らせ、ひいては鉛バッテリの寿命を長くすることができる。

（４）本発明の電源システムでは、劣化パラメータは、鉛バッテリのサルフェーションに起因する劣化進行度合いを示すパラメータとする。これにより、鉛バッテリの劣化、特にサルフェーションに起因する劣化の度合いを、劣化パラメータで適切に表すことができる。

（５）サルフェーションの進行は、鉛バッテリの充放電が積極的に行われる走行可能時だけでなく、鉛バッテリの充放電が積極的に行われないソーク時においても進行する。またサルフェーションの進行の速度は、上述のようにその温度及び充電率と相関があるところ、サルフェーションの進行度合いは、ソーク時に鉛バッテリが放置される環境の温度や充電率によっても変化する。そこで本発明の電源システムでは、バッテリ状態取得装置は、走行可能時だけでなくソーク時においても鉛バッテリの温度の値及び充電率の値を取得し、バッテリ劣化判定装置は、走行可能時における温度取得値及び充電率取得値とソーク時における温度取得値及び充電率取得値とに基づいて鉛バッテリの劣化を判定する。これにより、鉛バッテリの劣化をさらに精度良く判定することができる。

（６）サルフェーションが進行すると、内部抵抗が増加したり有効表面積が減少したりしてしまい、その分だけ鉛バッテリの電池容量が初期状態から減少してしまう。そこで本発明の電源システムでは、バッテリ状態取得装置は、鉛バッテリの初期状態の電池容量に対する現在の電池容量の割合に相当する劣化度の値を取得し、バッテリ劣化判定装置は、この劣化度取得値によって鉛バッテリの劣化を判定する。従って本発明の電源システムによれば、鉛バッテリの劣化を、サルフェーションに特化してその要因から精度良く判定することができる。さらに本発明の電源システムでは、鉛バッテリがサルフェーションに起因して劣化したと判定された場合には、発電機制御装置は、鉛バッテリの目標充電率を、劣化したと判定される前よりも高くする。これにより、鉛バッテリを積極的に充電させることができるので、放電によって発生する硫酸鉛を、これが硬質化してしまう前に電解液に溶け込ませることができるので、劣化判定以降の鉛バッテリのサルフェーションに起因する劣化の進行を遅らせ、ひいては鉛バッテリの寿命を長くすることができる。

本発明の一実施形態に係る電源システムとこの電源システムを搭載する車両の構成を示す図である。 バッテリの劣化の要因を模式的に示す図である。 正極格子腐食の劣化を進行させる要因を特定するために行った試験の結果を示す図である。 正極格子腐食に起因するバッテリの劣化を判定する具体的な手順を示すフローチャートである。 腐食量増加率算出テーブルの一例を示す図である。 正極格子腐食に起因する劣化を抑制するための劣化抑制アクションの具体的な手順を説明するための図である。 サルフェーション劣化を進行させる要因を特定するために行った試験の結果を示す図である。 サルフェーション劣化を進行させる要因を特定するために行った試験の結果を示す図である。 サルフェーション劣化に起因するバッテリの劣化を判定する具体的な手順を示すフローチャートである。 サルフェーション劣化度増加率算出テーブルの一例を示す図である。 サルフェーション劣化に起因する劣化を抑制するための劣化抑制アクションの具体的な手順を説明するための図である。 サルフェーション劣化に起因する劣化を抑制するための劣化抑制アクションの具体的な手順を説明するための図である。 正極活物質の軟化を加速させる要因を特定するために行った試験の結果を示す図である。 有効充放電量の値を算出する手順を説明するための図である。 劣化加速係数算出マップの一例を示す図である。 劣化加速係数算出マップの一例を示す図である。 劣化加速係数算出マップの一例を示す図である。 有効充放電量を用いた劣化抑制アクションの具体的な手順を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る電源システムＳと、この電源システムＳを搭載する車両Ｖの構成を示す図である。車両Ｖは、図示しない駆動輪を回転させる動力発生源として内燃機関１（以下、「エンジン１」という）を備える。

電源システムＳは、第１電気負荷５１及び第２電気負荷５２等の車両Ｖに搭載される負荷に接続されこれら負荷５１，５２に電力を供給するバッテリ３と、負荷５１，５２に対しバッテリ３と並列に接続されかつエンジン１の動力を利用して発電するオルタネータ２１（以下、「ＡＣＧ２１」との略称を用いる）と、バッテリ３から供給される電力を用いてエンジン１を始動するスタータ２３と、バッテリ３やＡＣＧ２１の直流電力を昇圧又は降圧し第２電気負荷５２に供給するＤＣＤＣコンバータ５３と、バッテリ３の状態を特定するための様々なパラメータの値を取得するバッテリセンサユニット６と、エンジン１、ＡＣＧ２１、スタータ２３、及びバッテリ３等を制御する電子制御モジュールであるＥＣＵ７と、運転者が車両Ｖを始動又は停止する際に操作するイグニッションスイッチ９と、を備える。

電気負荷５１，５２は、車両Ｖに搭載される様々な電子機器、例えばライト、エアコン、ナビゲーションシステム、電動パワーステアリング、及び音響機器等によって構成される。

ＡＣＧ２１は、エンジン１のクランク軸と図示しないベルトを介して接続されており、クランク軸によって回転駆動されることで発電する発電機である。ＡＣＧ２１によって発電される電力は、第１電気負荷５１、第２電気負荷５２、及びＤＣＤＣコンバータ５３に供給され、これら電気負荷で消費される他、バッテリ３の充電に消費される。

ＡＣＧ２１は、レギュレータやロータコイル等によって構成されている。このＡＣＧ２を制御する発電機制御装置としてのＥＣＵ７は、レギュレータのスイッチをオン／オフ制御することによってロータコイルを流れる電流を調整し、ひいてはＡＣＧ２１による発電電圧を制御する。ＥＣＵ７は、車両Ｖの走行中は、後述のバッテリセンサユニット６によって推定されるバッテリ３の充電率（バッテリ３の残容量の満充電容量に対する割合を百分率で表したものであり、以下では「ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）」ともいう）が、ＥＣＵ７において設定される目標ＳＯＣに維持されるように、ＡＣＧ２１の発電電圧を制御する。

より具体的には、ＥＣＵ７は、例えばバッテリ３のＳＯＣが目標ＳＯＣよりも低くバッテリ３の充電が要求されている場合には、ＡＣＧ２１の発電電圧をバッテリ３の出力電圧よりも高く制御することにより、バッテリ３を充電しつつ、電気負荷５１，５２に必要な電力を供給する。またＥＣＵ７は、例えばバッテリ３のＳＯＣが目標ＳＯＣよりも高くバッテリ３の放電が要求されている場合には、ＡＣＧ２１の発電電圧をバッテリ３の出力電圧よりも低く制御することにより、バッテリ３から電気負荷５１，５２への放電を促す。以上のように、ＥＣＵ７は、ＡＣＧ２１の発電電圧を制御することにより、バッテリ３の充電量及び放電量を制御し、バッテリ３のＳＯＣを概ね目標ＳＯＣに維持する。

またＥＣＵ７は、電気負荷５１，５２に含まれる電気負荷のうち特に消費電力が大きい特定電気負荷（具体的には、例えばエアコン）の作動要求が生じた場合には、この作動要求に応じるべくＡＣＧ２１の出力電圧をバッテリ３の出力電圧よりも高く定められた所定の設定電圧まで上昇させ、ＡＣＧ２１から上記特定電気負荷へ必要な電力を供給する。このため、特定電気負荷の作動時には、バッテリ３は強制的に充電される場合がある。

バッテリ３は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電、及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電の両方が可能である二次電池である。バッテリ３は、正極に二酸化鉛を用い、負極に海綿状の鉛を用い、電解液として希硫酸を用いた、所謂鉛蓄電池である。より具体的には、例えば、正極には、鉛又は鉛合金で構成された電極格子に二酸化鉛を活物質として塗りこんだものが用いられる。また例えば負極には、鉛又は鉛合金で構成された電極格子に鉛を活物質として塗りこんだものが用いられる。

バッテリセンサユニット６は、バッテリ３の状態を直接的に検出する複数のセンサ６１，６２，６３と、これらセンサ６１〜６３の出力信号を処理することにより、バッテリ３の状態を特定するための複数のバッテリパラメータの値を算出するバッテリパラメータ演算部６５と、を備える。

バッテリ電流センサ６１は、バッテリ３を流れる電流に応じた検出信号をバッテリパラメータ演算部６５へ送信する。バッテリ電圧センサ６２は、バッテリ３の正負極間の端子間の電圧に応じた検出信号をバッテリパラメータ演算部６５へ送信する。バッテリ温度センサ６３は、バッテリ３の温度に応じた検出信号をバッテリパラメータ演算部６５へ送信する。

バッテリパラメータ演算部６５では、センサ６１〜６３からの検出信号を用いることにより、以下の手順によってバッテリ３のＳＯＣ［％］、充電量［Ａｈ］、放電量［Ａｈ］、放電深度［％］、バッテリ３の劣化度を示すＳＯＨ［％］、平均温度［℃］、最高温度［℃］、及び最低温度［℃］の値を算出し、これらの値をＥＣＵ７へ送信する。

バッテリ３の充電量の値は、バッテリ電流センサ６１によって検出されるバッテリ３へ流入する充電電流をバッテリパラメータ演算部６５において、所定期間（例えば、イグニッションスイッチ９がオンにされてからオフにされるまでのドライビングサイクル）にわたり積算することによって算出される。またバッテリ３の放電量の値は、バッテリ電流センサ６１によって検出されるバッテリ３から流出する放電電流をバッテリパラメータ演算部６５において、所定期間（例えば、上記ドライビングサイクルや、イグニッションスイッチ９がオフにされてからオンにされるまでのソーク期間）にわたり積算することによって算出される。

バッテリパラメータ演算部６５では、車両Ｖの走行中（すなわち、上記ソーク期間以外の期間）には、所定周期毎にバッテリ温度センサ６３からの検出信号を取得し、これに平均処理を施すことによって所定期間（例えば、１時間）毎のバッテリ３の平均温度の値を算出する。またバッテリパラメータ演算部６５では、車両Ｖのソーク期間中には、所定周期毎にバッテリ温度センサ６３からの検出信号を取得することにより、ソーク期間における最高温度及び最低温度の値を算出する。

電流が流れていない時におけるバッテリ３のＳＯＣの値は、バッテリパラメータ演算部６５において、バッテリ電圧センサ６２によって検出されるバッテリ３の開放電圧（ＯＣＶ）から予め定められたＳＯＣ−ＯＣＶマップを検索することによって算出される。また電流が流れている時におけるバッテリ３のＳＯＣの値は、バッテリパラメータ演算部６５において、センサ６１〜６３からの検出信号を用いて既知のアルゴリズム（例えば、カルマンフィルタを用いたアルゴリズム等）により、バッテリ３の内部抵抗に起因して発生する電圧降下を考慮して算出される。

バッテリ３の放電深度とは、バッテリ３の放電容量に対する放電量の割合をいい、その値は、バッテリパラメータ演算部６５において、バッテリ電流センサ６１によって検出される充電電流及び放電電流の積算値を用いることによって適宜算出される。

またバッテリ３のＳＯＨの値には、例えば、既知のアルゴリズムに基づいて推定したバッテリ３の容量維持率（バッテリ３の初期の容量に対する現在の容量の割合）の値や、バッテリ３の抵抗上昇率（バッテリ３の初期の内部抵抗に対する現在の内部抵抗の割合）の値が用いられる。

スタータ２３は、バッテリ３から供給される電力によってエンジン１を始動させるセルモータである。ＥＣＵ７は、運転者が車両Ｖを始動させるためにイグニッションスイッチ９をオンにしたときや、以下で説明するアイドリングストップ制御を行った後にエンジン１を再始動させる際には、バッテリ３からの電力をスタータ２３に供給し、エンジン１を始動させる。

アイドリングストップ制御装置としてのＥＣＵ７は、イグニッションスイッチ９がオンにされたた後、以下の自動停止条件（ａ）〜（ｅ）の全てを満たす場合に、エンジン１を一時的に停止させるアイドリングストップ制御を実行する。
（ａ）イグニッションスイッチ９がオンであること。
（ｂ）車速が０よりも僅かに大きく設定された開始速度以下であること。
（ｃ）アクセルペダルの開度がほぼ０であること。
（ｄ）ブレーキペダルが踏み込まれていること。
（ｅ）バッテリセンサユニット６によって得られるバッテリ３のＳＯＣが、所定の開始閾値以上であること。

またＥＣＵ７は、上記アイドリングストップ制御を実行した後、以下の自動復帰条件（ｆ）〜（ｈ）の何れかが満たされた場合に、バッテリ３の電力を用いてスタータ２３を駆動し、エンジン１を再始動させる。
（ｆ）ブレーキペダルの踏み込みが解除されたこと。
（ｇ）バッテリセンサユニット６によって得られるバッテリ３のＳＯＣが、上記開始閾値よりも小さな値に設定された終了閾値以下であること。
（ｈ）アイドリングストップ期間にバッテリセンサユニット６によって得られるバッテリ３の放電深度が、予め定められた許容放電深度を超えること。

ＥＣＵ７は、センサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェース、各種制御プログラムやデータ等を記憶するＲＡＭやＲＯＭ、上記プログラムに従って各種演算処理を実行するＣＰＵ、及びＣＰＵの演算処理結果に応じてエンジン１、ＡＣＧ２１、スタータ２３、バッテリ３、及びＤＣＤＣコンバータ５３等を駆動する駆動回路等で構成される。

以下では、ＥＣＵ７によるバッテリ３の劣化判定制御の具体的な手順について説明する。

鉛蓄電池であるバッテリ３は、その製造時点（より具体的には、製造時点又は車両への搭載後、充放電を開始した時点）から劣化が進行し始めるため、バッテリ３で充放電できる電気量は製造時点から徐々に低下する。図２は、バッテリ３の劣化の要因を模式的に示す図である。図２に示すように、バッテリ３の劣化要因は、主として、正極格子腐食と、サルフェーション劣化と、活物質の軟化と、に分けられる。

正極格子腐食は、バッテリ３の正極格子の腐食が進行することをいう。正極格子の腐食が進行すると、バッテリ３における導電経路が破断し、内部抵抗が増加し、充放電量が減少する。

サルフェーション劣化は、バッテリ３の電極の表面に硫酸鉛が付着し、さらにこれが硬質化することをいう。バッテリ３は、放電時に電極の表面に硫酸鉛が発生するが、この硫酸鉛は、基本的には充電時に電解液に溶け込む。しかしながら長時間にわたり充放電を繰り返すと、電極に発生した硫酸鉛が結晶化し、硬質化してしまう。このため、サルフェーション劣化が過度に進行すると、バッテリ３の内部抵抗が増加したり電極の有効表面積が減少したりしてしまい、充放電量が減少する。

活物質軟化は、正極格子に塗りこんだ活物質が軟化することをいう。正極活物質の軟化が進行すると、活物質が部分的に脱離、収縮してしまい、バッテリ３の内部抵抗が増加し、充放電量が減少する。

以上のように、バッテリ３は主に３つの要因によって劣化が進行するが、これら３つの劣化が進行する要因はそれぞれ異なっている。またバッテリ３を所定の目標寿命（例えば、数年）まで延命させるためには、これら３つの劣化の進行を遅らせる必要があるが、各劣化を遅らせるための最適な劣化抑制アクションの具体的な内容は、劣化の要因によって異なる。そこでＥＣＵ７では、バッテリセンサユニット６を用いて取得されるバッテリパラメータの値を用いて、各々異なるアルゴリズムによって正極格子腐食、サルフェーション劣化、及び活物質軟化の進行度合いを判定する。以下では、正極格子腐食、サルフェーション劣化、及び活物質軟化の順で、劣化の進行度合いを判定する具体的な手順と、劣化の進行を遅らせるために実行される劣化抑制アクションの具体的な手順とを説明する。

＜正極格子腐食の劣化判定＞
先ず、正極格子腐食の劣化を進行させる要因について、具体的に検討する。
図３は、正極格子腐食の劣化を進行させる要因を特定するために行った試験の結果を示す図である。この試験では、それぞれ仕様が異なる鉛蓄電池であるバッテリＡ，Ｂ，Ｃを準備し、各バッテリＡ〜Ｃをそれぞれ異なる温度環境下で、所定の試験時間にわたり充放電を繰り返し行った後、バッテリを分解し、正極格子のうち腐食した部分の質量を測定した。図３の横軸は、この試験における温度［℃］であり、縦軸は腐食量［質量％］である。ここで腐食量とは、新品時の正極格子の質量に対する腐食した部分の質量の割合をいう。すなわち、腐食量は、新品時には０［質量％］であり、その後劣化の進行によって徐々に増加する。

図３に示すようにバッテリの種類によって差はあるものの、全種類のバッテリにおいて、腐食量は、バッテリの温度が高くなるほど速く増加することが明らかとなった。すなわち、正極格子腐食の劣化の進行度合いは、上記のように定義される腐食量によって定量的に評価でき、またこの腐食量はバッテリ３の温度と高い相関があると言える。そこでＥＣＵ７は、バッテリセンサユニット６によって取得されるバッテリ３の温度に関するデータを用いることによって、バッテリ３の腐食量の値を推定し、さらにこの腐食量推定値に基づいてバッテリ３の正極格子腐食に起因する劣化を判定する。

図４は、正極格子腐食に起因するバッテリ３の劣化を判定する具体的な手順を示すフローチャートである。より具体的には、図４は、ＥＣＵ７において正極格子腐食の進行度合いを示す腐食量推定値を算出する具体的な手順を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、イグニッションスイッチ９がオンにされてからその後イグニッションスイッチ９がオフにされるまで、所定の演算周期（例えば、１時間）毎にＥＣＵ７において実行される。

Ｓ１では、ＥＣＵ７は、エンジン１の始動開始直後であるか否か、すなわちイグニッションスイッチ９がオンにされた直後であるか否かを判定する。ＥＣＵ７は、Ｓ１の判定結果がＹＥＳである場合Ｓ２に移り、ＮＯである場合にはＳ５に移る。

Ｓ２〜Ｓ４では、ＥＣＵ７は、前回イグニッションスイッチ９がオフにされてから今回イグニッションスイッチ９がオンにされるまでの直前のソーク期間における腐食量の増加分を推定する。より具体的には、ＥＣＵ７は、バッテリセンサユニット６から直前のソーク期間におけるバッテリ３の最高温度値及び最低温度値を取得する。Ｓ３では、ＥＣＵ７は、これら最高温度値及び最低温度値を用いて、直前のソーク期間におけるバッテリ３の平均温度を算出する（例えば、平均温度＝（最高温度値＋最低温度値）／２）。またＥＣＵ７は、算出した平均温度を、バッテリ３の温度［℃］と腐食量の単位時間当たりの増加量に相当する腐食量増加率［ｐｐｍ］とを関連付ける関連付け手段に入力することにより、腐食量増加率の値を算出する。

ここで関連付け手段としては、具体的には、バッテリ３の温度と、バッテリ３をこの温度で用いた場合における腐食量増加率との相関関係を規定したテーブル、マップ、演算式、及びニューラルネットワーク等が用いられる。

図５は、腐食量増加率算出テーブルの一例を示す図である。図５に示すように、腐食量増加率算出テーブルでは、バッテリ３の温度と、バッテリ３をこの温度で用いた場合における単位時間当たりの腐食量増加率との相関関係が規定されている。このような腐食量増加率算出テーブルは、電源システムＳで用いられるバッテリ３と同種のバッテリに対し予め試験を行うことによって作成され、ＥＣＵ７の記憶媒体に記憶されている。図３を参照して説明したように、正極格子の腐食は、バッテリ３の温度が高くなるほど速く進行する。このため、腐食量増加率は、バッテリ３の温度が高くなるほど大きな値に設定されている。すなわち、図５に示す例では、ａ０１＜ａ０２＜ａ０３＜…＜ａ１８＜ａ１９となっている。

図４に戻り、Ｓ４では、ＥＣＵ７は、Ｓ３において腐食量増加率算出テーブル等を用いて算出された腐食量増加率に、直前のソーク期間を乗算することにより、この直前のソーク期間における腐食量の増加分［質量％］を算出し、Ｓ８に移る。

Ｓ５では、ＥＣＵ７は、バッテリセンサユニット６から前回から今回の演算周期までの間における、走行中のバッテリ３の平均温度を取得する。

Ｓ６では、ＥＣＵ７は、Ｓ５で取得した平均温度を、例えば図５に示す腐食量増加率算出テーブル等の関連付け手段に入力することにより、走行中における腐食量増加率を算出する。

Ｓ７では、ＥＣＵ７は、Ｓ６において腐食量増加率算出テーブル等を用いて算出された腐食量増加率に、演算周期を乗算することにより、この演算周期における腐食量の増加分を算出する。

Ｓ８では、ＥＣＵ７は、Ｓ４又はＳ７で算出された増加分を積算することにより、腐食量推定値を算出する。ＥＣＵ７では、以上のような手順によって、バッテリ３の正極格子腐食の進行度合いを定量的に表す腐食量推定値を算出し、この腐食量推定値を用いることによってバッテリ３の劣化を判定する。より具体的には、ＥＣＵ７は、算出した腐食量推定値と所定の閾値とを比較することによってバッテリ３の劣化を判定する。

＜正極格子腐食の劣化抑制アクション＞
次に、以上のような正極格子腐食に起因するバッテリ３の劣化を抑制するための劣化抑制アクションの具体的な手順について説明する。

図６は、劣化抑制アクションの具体的な手順を説明するための図である。図６において、横軸はバッテリ３の製造時点（より具体的には、製造時点又は車両への搭載後、充放電を開始した時点）から経過した時間［年］であり、縦軸は腐食量推定値［質量％］である。

上述のようにバッテリ３は、その製造時点から劣化が進行するため、腐食量の増加を止めることはできないが、以下で説明する劣化抑制アクションを適宜実行することにより、腐食量の増加速度を緩やかにすることは可能である。また上述のように、正極格子腐食は、バッテリ３の温度が高くなるほど速く進行する。そこでＥＣＵ７では、上述のように算出した腐食量推定値が所定の閾値を超えた場合には、バッテリ３の正極格子腐食がある程度進行したと判断し、ＡＣＧ２１からバッテリ３へ流れる充電電流及びバッテリ３から電気負荷５１，５２へ流れる放電電流の両方又は何れかが、この劣化判定前よりも小さくなるようにＡＣＧ２１による発電電圧を制御する（正極格子腐食に対する劣化抑制アクション）。このように劣化判定後には、劣化判定前よりも充電電流又は放電電流が小さくなるように発電電圧を制御することにより、劣化判定後におけるバッテリ３の充放電に起因する発熱を抑制することができるので、これ以降のバッテリ３の腐食量推定値の増加を遅らせ、ひいてはバッテリ３の寿命を長くすることができる。

ここで、このような正極格子腐食に起因する劣化を抑制するための劣化抑制アクションを実行する好ましいタイミングについて説明する。先ず、バッテリ３の寿命を目標寿命まで延命することを目的とした場合、腐食量推定値は、所定の初期値から増加し、目標寿命が経過した時点でバッテリ３の寿命を表す所定の寿命判定閾値に到達することが理想であるといえる。すなわち、腐食量推定値は、図６において一点鎖線６ａで示すように変化することが理想であるといえる。このため、腐食量推定値が、一点鎖線６ａに示すようにバッテリ３の製造時点から経過した時間に応じて増加する閾値よりも大きくなった場合、すなわち、腐食量推定値が、図６においてハッチングで示す劣化領域６ｂに属する場合には、適宜正極格子腐食に対する劣化抑制アクションを実行し、腐食量推定値の増加を遅らせ、目標寿命に達する前に腐食量推定値が寿命判定閾値を超えないようにすることが好ましい。

しかしながら正極格子腐食の進行速度は、バッテリ３の温度によって変化することから、季節によって変化すると考えられる。すなわち、腐食量推定値の増加速度は、一点鎖線６ａに示すように年間を通して一定とはならない。そこでＥＣＵ７では、季節ごとの温度変化を考慮して、例えば１年毎に腐食量推定値が劣化領域６ｂに属するか否かを判別することが好ましい。また、太破線６ｃに示すように、１年毎に腐食量推定値が劣化領域６ｂに属していた場合には、劣化抑制アクションを所定期間にわたって実行し、腐食量推定値の増加を遅らせ、目標寿命に達する前に腐食量推定値が寿命判定閾値を超えないようにすることが好ましい。

＜サルフェーション劣化の劣化判定＞
次に、サルフェーション劣化に起因するバッテリ３の劣化の進行度合いを判定する具体的な手順について説明する。先ず、サルフェーション劣化を進行させる要因について、具体的に検討する。

図７Ａ及び図７Ｂは、サルフェーション劣化を進行させる要因を特定するために行った試験の結果を示す図である。図７Ａは、３つの異なる温度環境下でバッテリを放置した場合における硫酸鉛量［質量％］の増加を示す図であり、図７Ｂは、３つの異なるＳＯＣでバッテリを放置した場合における硫酸鉛量［質量％］の増加を示す図である。

図７Ａ、図７Ｂに示すように、硫酸鉛量は、放置すると次第に増加する。また硫酸鉛量の増加速度は、バッテリ３の温度が高くなるほど速くなり、かつＳＯＣが低くなるほど速くなる特性がある。すなわち、サルフェーション劣化の進行速度は、バッテリ３の温度が高くなるほどかつＳＯＣが低くなるほど速くなる。そこでＥＣＵ７は、バッテリセンサユニット６によって取得されるバッテリ３の温度及びＳＯＣに関するデータを用いることによって、バッテリ３の硫酸鉛量と概ね比例関係にあると思われる無次元のサルフェーション劣化度の値を算出し、さらにこのサルフェーション劣化度の値に基づいてバッテリ３のサルフェーション劣化に起因する劣化を判定する。

図８は、サルフェーション劣化に起因するバッテリ３の劣化を判定する具体的な手順を示すフローチャートである。より具体的には、図８は、ＥＣＵ７において上記サルフェーション劣化度の値を算出する具体的な手順を示すフローチャートである。図８のフローチャートは、イグニッションスイッチ９がオンにされてからその後イグニッションスイッチ９がオフにされるまで、所定の演算周期（例えば、１時間）毎にＥＣＵ７において実行される。

Ｓ２１では、ＥＣＵ７は、後述のリフレッシュ充電が実行された直後であるか又はバッテリセンサユニット６から取得したバッテリ３のＳＯＣが１００％（すなわち、バッテリ３が満充電）であるか否かを判別する。Ｓ２１の判別がＹＥＳである場合には、ＥＣＵ７は、Ｓ２２に移り、サルフェーション劣化度の値を初期値である０にリセットし、図８の処理を終了する。またＳ２１の判別がＮＯである場合には、ＥＣＵ７は、Ｓ２３に移る。

Ｓ２３は、ＥＣＵ７は、エンジン１の始動開始直後であるか否か、すなわちイグニッションスイッチ９がオンにされた直後であるか否かを判定する。ＥＣＵ７は、Ｓ２３の判定結果がＹＥＳである場合にはＳ２５に移り、ＮＯである場合にはＳ２７に移る。

Ｓ２４〜Ｓ２６では、ＥＣＵ７は、前回イグニッションスイッチ９がオフにされてから今回イグニッションスイッチ９がオンにされるまでの直前のソーク期間におけるサルフェーション劣化度の増加分を推定する。より具体的には、ＥＣＵ７は、バッテリセンサユニット６からソーク期間におけるバッテリ３の最高温度値及び最低温度値並びに平均ＳＯＣを取得する（Ｓ２４）。Ｓ２５では、ＥＣＵ７は、これら最高温度値及び最低温度値を用いて、直前のソーク期間におけるバッテリ３の平均温度を算出する（例えば、平均温度＝（最高温度値＋最低温度値）／２）。またＥＣＵ７は、算出した平均温度及び平均ＳＯＣの組み合わせを、バッテリ３の温度及びＳＯＣの組み合わせとサルフェーション劣化度の単位時間当たりの増加量に相当するサルフェーション劣化度増加率とを関連付ける関連付け手段に入力することにより、サルフェーション劣化度増加率を算出する。

ここで関連付け手段としては、具体的には、バッテリ３の温度及びＳＯＣの組み合わせと、バッテリ３をこの温度及びＳＯＣの組み合わせで用いた場合におけるサルフェーション劣化度増加率との相関関係を規定したテーブル、マップ、演算式、及びニューラルネットワーク等が用いられる。

図９は、サルフェーション劣化度増加率算出テーブルの一例を示す図である。図９に示すように、サルフェーション劣化度増加率算出テーブルでは、バッテリ３の温度及びＳＯＣの組み合わせと、バッテリ３をこの温度及びＳＯＣの組み合わせで用いた場合におけるサルフェーション劣化度の増加率との相関関係が規定されている。このようなサルフェーション劣化度増加率算出テーブルは、電源システムＳで用いられるバッテリ３と同種のバッテリに対し予め試験を行うことによって作成され、ＥＣＵ７の記憶媒体に記憶されている。図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明したように、サルフェーション劣化は、バッテリ３の温度が高くなるほど速く進行し、またバッテリ３のＳＯＣが低くなるほど速く進行する。このため、サルフェーション劣化度増加率は、バッテリ３の温度が高くなるほど大きな値に設定され、またバッテリ３のＳＯＣが低くなるほど大きな値に設定される。すなわち、図９に示す例では、ｂ１１＜ｂ１２＜…＜ｂ１６、ｂ２１＜ｂ２２＜…＜ｂ２６、…、ｂ７１＜ｂ７２＜…＜ｂ７６となっており、かつｂ１１＜ｂ２１＜…＜ｂ７１、ｂ１２＜ｂ２２＜…＜ｂ７２、…、ｂ１６＜ｂ２６＜…＜ｂ７６となっている。

図８に戻り、Ｓ２６では、ＥＣＵ７は、Ｓ２５においてサルフェーション劣化度増加率算出テーブル等を用いて算出されたサルフェーション劣化度増加率の値に、直前のソーク期間を乗算することにより、この直前のソーク期間におけるサルフェーション劣化度の増加分を算出し、Ｓ３０に移る。

Ｓ２７では、ＥＣＵ７は、バッテリセンサユニット６から前回から今回の演算周期の間における、走行中のバッテリ３の平均温度及び平均ＳＯＣを取得する。

Ｓ２８では、ＥＣＵ７は、Ｓ２７で取得した平均温度及び平均ＳＯＣの組み合わせを図９に示すサルフェーション劣化度増加率算出テーブル等の関連付け手段に入力することにより、走行中におけるサルフェーション劣化度増加率の値を算出する。

Ｓ２９では、ＥＣＵ７は、Ｓ２８においてサルフェーション劣化度増加率算出テーブル等を用いて算出したサルフェーション劣化度増加率の値に、演算周期を乗算することにより、この演算周期におけるサルフェーション劣化度の増加分を算出する。

Ｓ３０では、ＥＣＵ７は、Ｓ２６又はＳ２９で算出された増加分を積算することにより、サルフェーション劣化度の値を算出する。ＥＣＵ７では、以上のような手順によって、バッテリ３のサルフェーション劣化の進行度合いを０以上の正の値で定量的に表すサルフェーション劣化度の値を算出し、この値を用いることによってバッテリ３の劣化を判定する。より具体的には、ＥＣＵ７は、算出したサルフェーション劣化度の値と所定の閾値とを比較することによってバッテリ３の劣化を判定する。

＜サルフェーション劣化の劣化抑制アクション＞
次に、以上のようなサルフェーション劣化に起因するバッテリ３の劣化を抑制するための劣化抑制アクションの具体的な手順について説明する。

図１０は、サルフェーション劣化度を用いた劣化抑制アクションの具体的な手順を説明するための図である。図１０において、横軸はバッテリ３の製造時点から経過した時間［日］であり、縦軸はサルフェーション劣化度（太実線）及びバッテリのＳＯＣ（太破線）である。

上述のようにサルフェーション劣化は、バッテリ３の電極の表面に硫酸鉛が付着し、さらにこれが硬質化することによって進行するが、硫酸鉛は、これが結晶化する前であれば充電を行うことによって電解液に溶け込ませることができる。そこでＥＣＵ７では、図８を参照して説明した手順に従って算出したサルフェーション劣化度の値が、所定の閾値（例えば、１０００）を超えた場合には、硫酸鉛の付着がある程度進行したと判断し、バッテリ３が満充電になるように（すなわち、ＳＯＣが１００％になるように）ＡＣＧ２１の発電電圧を制御するリフレッシュ充電を実行する（サルフェーション劣化に対する劣化抑制アクション）。このようなリフレッシュ充電を行い、バッテリ３を強制的に充電することにより、電極に付着する硫酸鉛が結晶化する前に、これを電解液に積極的に溶け込ませることができる。これにより、硫酸鉛の結晶化を遅らせ、ひいてはバッテリ３の寿命を長くすることができる。

ところで上述のようにバッテリセンサユニット６では、バッテリ３のＳＯＨを取得することも可能となっている。またバッテリ３のＳＯＨは、サルフェーション劣化が進行すると低下すると考えられるため、このＳＯＨも、上記サルフェーション劣化度と同様にサルフェーション劣化の進行度合いを示すパラメータとして用いることができる。そこでＥＣＵ７は、バッテリセンサユニット６を利用して取得したＳＯＨを用いてバッテリ３の劣化を判定する。

図１１は、ＳＯＨを用いた劣化抑制アクションの具体的な手順を説明するための図である。図１１において、横軸はバッテリ３の製造時点から経過した時間［年］であり、縦軸はＳＯＨ［％］である。

図１１において一点鎖線１１ａで示すように、バッテリ３の寿命を目標寿命まで延命することを目的とした場合、ＳＯＨは、所定の初期値から減少し、目標寿命が経過した時点でバッテリ３の寿命を表す寿命判定閾値に到達することが理想であるといえる。このため、ＥＣＵ７は、バッテリセンサユニット６を利用して取得したＳＯＨが、一点鎖線１１ａに示すようにバッテリ３の製造時点から経過した時間に応じて減少する閾値よりも小さくなった場合、すなわちＳＯＨが、図１１においてハッチングで示す劣化領域１１ｂに属する場合には、サルフェーション劣化の進行が目標寿命をまっとうするために定められた速度よりも速いと判断し、この劣化判定前よりもバッテリ３の目標ＳＯＣを高くする。これにより、バッテリ３のＳＯＣは、劣化判定前よりも高く維持されるため、サルフェーション劣化度の増加速度を遅らせることができ、ひいてはバッテリ３の寿命を目標寿命まで延命することができる。またこのようにサルフェーション劣化度の増加速度を遅らせることにより、上述のようなリフレッシュ充電が実行される頻度を低下させることもできる。

＜活物質軟化の劣化判定＞
次に活物質軟化に起因する劣化の進行度合いを判定する具体的な手順について説明する。先ず、活物質軟化を加速させる要因について、具体的に検討する。

図１２は、正極活物質の軟化を加速させる要因を特定するために行った試験の結果を示す図である。この試験では、それぞれ仕様が異なる鉛蓄電池であるバッテリＡ，Ｂ，Ｃを準備し、各バッテリＡ〜Ｃをそれぞれ異なる放電深度の下で充放電を繰り返し行うことにより、生涯充放電量［Ａｈ］を測定した。なお、生涯充放電量とは、バッテリの寿命が尽きるまでの充電量［Ａｈ］と放電量［Ａｈ］との和をいう。またこの試験では、所定の大きさの電流で所定の時間にわたりバッテリから放電させた場合における、バッテリの電圧降下が所定値以上であった場合に、バッテリの寿命が尽きたと判断した。

一般的に鉛蓄電池は、充放電を繰り返すたびに正極活物質が軟化するため、生涯充放電量は有限である。また図１２に示すように、バッテリの種類によって差はあるものの、全種類のバッテリにおいて、生涯充放電量は、放電深度が大きくなるほど少なくなることが明らかとなった。すなわち、正極活物質の軟化は、充放電量の増加とともに進行し、さらに放電深度が大きいほど加速することが明らかとなった。これはすなわち、正極活物質の軟化は、その充電量と放電量と放電深度とを用いることによって定量的に評価できることを意味する。そこでＥＣＵ７は、バッテリセンサユニット６によって取得されるバッテリ３の充電量、放電量、及び放電深度に関するデータを用いることによって、正極活物質の軟化と概ね比例関係にあると思われる有効充放電量［Ａｈ］の値を算出し、さらにこの有効充放電量の値に基づいてバッテリ３の正極活物質の軟化に起因する劣化を判定する。

図１３は、ＥＣＵ７において有効充放電量の値を算出する手順を説明するための図である。図１３には、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間のあるドライビングサイクル（以下、「ＤＣ」と略記する）における積算電流の変化を示す図である。図１３の上段には、充電電流を正とし放電電流を負として算出した積算電流の変化を示し、図１３の下段には、正とした充電電流をのみを積算して得られる充電量（太実線）及び負とした放電電流のみを積算して得られる放電量（太破線）を示す。ＥＣＵ７は、１つのＤＣが終了毎に、以下で定義する有効充放電量の増加分を算出するとともに、この増加分を積算することにより有効充放電量の値を算出する。

有効充放電量とは、充電量と放電量とを合せて得られる電気量を、放電深度に応じて補正して得られる電気量である。上述のように生涯充放電量は有限であり、またこの生涯充放電量は、放電深度が大きくなるほど少なくなる傾向がある。そこでＥＣＵ７では、放電深度が生涯充放電量に与える影響を加味するため、上述のような有効充放電量を導入する。

ＥＣＵ７は、１つのＤＣが終了する度に、バッテリセンサユニット６から、今回のＤＣに測定された放電深度の最大値である最大放電深度の値と、今回のＤＣにわたる充電量及び放電量の値と、ＳＯＨとを取得し、下記式（１）に従って有効充放電量の今回のＤＣにおける増加分を算出する。
有効充放電量の増加分［Ａｈ］＝
今回のＤＣにわたる充電量［Ａｈ］＋今回のＤＣにわたる放電量［Ａｈ］
＋今回のＤＣにおける最大放電深度［％］×今回のＤＣにおけるＳＯＨ［％］×（劣化加速係数−１） … （１）

上述のように、正極活物質の軟化は、バッテリ３が充放電を行う度に進行する。このため上記式（１）の右辺の第１項及び第２項に示すように、充電量及び放電量はそのまま有効充放電量の増加分として加算される。

また上述のように、正極活物質の軟化は、放電深度が大きいほど加速する特性がある。上記式（１）における右辺第３項は、このような特性を考慮して導入されたものであり、最大放電深度を用いて上記充電量及び放電量を合せた電気量を補正する補正項に相当する。またこの補正項における劣化加速係数とは、放電深度に応じて上記電気量を増加側に補正するための１以上の無次元の正の係数であり、その値は、今回のＤＣにおける最大放電深度を、最大放電深度と劣化加速係数とを関連付ける関連付け手段に入力することによって算出される。

ここで関連付け手段としては、具体的には、今回のＤＣにおける最大放電深度と、バッテリ３をこの最大放電深度で用いた場合における劣化加速係数との相関関係を規定したテーブル、マップ、演算式、及びニューラルネットワーク等が用いられる。

図１４Ａは、劣化加速係数算出マップの一例を示す図である。図１４Ａに示すように、劣化加速係数の値は、最大放電深度が大きくなるほど大きな値になるように設定される。図１４Ａに示す例では、最大放電深度が０〜ｃ１の間では、正極活物質の軟化の速度に大きな差が認められなかったことから、劣化加速係数の値は１に設定される。また最大放電深度がｃ１からｃ２の間では、劣化加速係数の値はｃ２において１より大きなｄ１になるように増加し、最大放電深度がｃ２からｃ３の間では、劣化加速係数の値はｄ１に設定される。また最大放電深度がｃ３からｃ４の間では、劣化加速係数の値はｃ４においてｄ２になるように増加し、最大放電深度がｃ４以上である場合には、劣化加速係数の値はｄ２に設定される。なお、劣化加速係数算出マップの他の例を図１４Ｂ及び図１４Ｃに示す。劣化加速係数の値は、これら図１４Ｂ及び図１４Ｃに示すようなマップを用いて算出してもよい。

ＥＣＵ７では、このような劣化加速係数を用いて有効充放電量の増加分を算出することにより、対象とするＤＣにおいて最大放電深度が大きくなるほど増加分を増加側に補正する。ＥＣＵ７は、以上のような手順に従って１つのＤＣ毎に有効充放電量の増加分を算出し、これを積算することによって有効充放電量の値を算出する。このようにして算出される有効充放電量は、ＤＣ毎の放電深度を加味した生涯充放電量に相当し、正極活物質の軟化の進行度合いを示すパラメータであるといえる。

＜正極活物質軟化の劣化抑制アクション＞
次に、以上のような正極活物質軟化に起因するバッテリ３の劣化を抑制するための劣化抑制アクションの具体的な手順について説明する。

図１５は、有効充放電量を用いた劣化抑制アクションの具体的な手順を説明するための図である。図１５において、横軸はバッテリ３の製造時点から経過した時間［年］であり、縦軸は有効充放電量［Ａｈ］である。

上述のように、正極活物質軟化は、放電深度が大きくなるほど加速する特性がある。そこでＥＣＵ７では、正極活物質軟化に起因するバッテリ３の劣化を抑制するための劣化抑制アクションとして、３種類の劣化抑制アクションを実行することが可能となっている。

先ず、アイドリングストップ制御における自動復帰条件には、「アイドリングストップ期間にバッテリセンサユニット６によって得られるバッテリ３の放電深度が、予め定められた許容放電深度を超えること」が含まれる（上述の自動復帰条件（ｈ）参照）。そこでＥＣＵ７は、有効充放電量の値が所定の閾値を超えた場合には、正極活物質軟化に起因する劣化がある程度進行したと判断し、この劣化判定前よりも自動復帰条件における許容放電深度を小さな値に設定する（正極活物質軟化に対する第１の劣化抑制アクション）。ＥＣＵ７は、有効充放電量を用いた劣化判定時には、このような第１の劣化抑制アクションを実行することにより、バッテリ３の放電深度を小さくし、これにより有効充放電量の増加を遅らせ、ひいてはバッテリ３の寿命を目標寿命まで延命することができる。

またＥＣＵ７は、有効充放電量の値が所定の閾値を超えた場合には、正極活物質軟化に起因する劣化がある程度進行したと判断し、この劣化判定前よりもバッテリ３の目標ＳＯＣを高く設定する（正極活物質軟化に対する第２の劣化抑制アクション）。目標ＳＯＣをこのように劣化判定前よりも高く設定すると、劣化判定後のバッテリ３のＳＯＣは劣化判定前よりも高く維持されることとなる。一方、上述のように特定電気負荷の作動要求が生じた場合には、バッテリ３は強制的に充電されるが、このようにバッテリ３のＳＯＣを高く維持しておくことにより、特定電気負荷の作動要求が発生した場合における放電深度を小さくすることができる。このためＥＣＵ７は、有効充放電量を用いた劣化判定時には、以上のような第２の劣化抑制アクションを実行することにより、バッテリ３の放電深度を小さくでき、これにより有効充放電量の増加を遅らせ、ひいてはバッテリ３の寿命を目標寿命まで延命することができる。

またＥＣＵ７は、有効充放電量の値が所定の閾値を超えた場合には、正極活物質軟化に起因する劣化がある程度進行したと判断し、この劣化判定前よりもエンジン１の燃料カットの実行時におけるＡＣＧ２１の発電電圧を低下させる（正極活物質軟化に対する第３の劣化抑制アクション）。ＥＣＵ７は、有効充放電量を用いた劣化判定時には、このような第３の劣化抑制アクションを実行することにより、エンジン１の燃料カット時にバッテリ３が充電されにくくできるので、バッテリ３の放電深度を小さくでき、これにより有効充放電量の増加を遅らせ、ひいてはバッテリ３の寿命を目標寿命まで延命することができる。

ここで、以上のような正極格子軟化に起因する劣化を抑制するための第１〜第３の劣化抑制アクションを実行する好ましいタイミングについて説明する。先ず、図１５において一点鎖線１５ａで示すように、バッテリ３の寿命を目標寿命まで延命することを目的とした場合、有効充放電量の値は、所定の初期値から増加し、目標寿命が経過した時点でバッテリ３の寿命を表す寿命判定閾値に到達することが理想であるといえる。そこでＥＣＵ７は、有効充放電量の値が、初期値から寿命判定閾値の間に定められた複数の劣化判定閾値（図１５には、２つの閾値ｅ１及びｅ２を図示する）を超える度に、劣化判定閾値ｅ１，ｅ２毎に定められた時間ｆ１，ｆ２が経過していないか否かを判断する。換言すれば、ＥＣＵ７は、有効充放電量の値が上記劣化判定閾値ｅ１，ｅ２を超える度に、図１５においてハッチングで示す劣化領域１５ｂに属しているか否かを判断する。そして、劣化領域１５ｂに属していると判断した場合には、ＥＣＵ７は、正極活物質軟化が目標寿命をまっとうするために定められた速度よりも速く進行していると判断し、上記第１〜第３の劣化抑制アクションの何れか又は全てを適宜組み合わせて実行することにより、これ以降の有効充放電量の増加速度を遅らせる。これにより、バッテリ３の寿命を目標寿命まで延命することができる。なお図１５の線１５ｃでは、有効充放電量の値が劣化判定閾値ｅ１を超えた時点では時間ｆ１が経過していなかったため上記第１〜第３の劣化抑制アクションを実行し、その後有効充放電量の値が劣化判定閾値ｅ２を超えた時点でも時間ｆ２が経過していなかったため上記第１〜第３の劣化抑制アクションを実行した場合を示す。この例によれば、有効充放電量を用いて適切なタイミングでこれら劣化抑制アクションを実行することにより、目標寿命が経過した時点では有効充放電量が寿命判定閾値を超えておらず、目標寿命をまっとうすることができる。

以上のように、本実施形態の電源システムＳでは、バッテリ３の正極格子腐食に起因する劣化度合いを定量的に示すパラメータとして腐食量を導入し、バッテリ３のサルフェーション劣化に起因する劣化度合いを定量的に示すパラメータとしてサルフェーション劣化度を導入し、さらにバッテリ３の正極活物質軟化に起因する劣化度合いを定量的に示すパラメータとして有効充放電量を導入し、これらパラメータに応じて各々の劣化要因に対して定められた劣化抑制アクションを適宜実行することにより、バッテリ３の寿命を目標寿命まで延命することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

Ｖ…車両
１…エンジン（内燃機関）
Ｓ…電源システム
２１…ＡＣＧ（発電機）
２３…スタータ
３…バッテリ（鉛バッテリ）
５１…第１電気負荷（電気負荷）
５２…第２電気負荷（電気負荷）
５３…ＤＣＤＣコンバータ（電気負荷）
６…バッテリセンサユニット（バッテリ状態取得装置）
７…ＥＣＵ（発電機制御装置、アイドリングストップ制御装置、バッテリ劣化判定装置）
９…イグニッションスイッチ

Claims (6)

1. 車両の電気負荷に電力を供給する鉛バッテリと、
   前記鉛バッテリの状態に関する値を取得するバッテリ状態取得装置と、
   前記バッテリ状態取得装置によって取得された値に基づいて前記鉛バッテリの劣化を判定するバッテリ劣化判定装置と、を備える電源システムであって、
   前記バッテリ状態取得装置は、前記鉛バッテリの温度の値及び前記鉛バッテリの充電率の値を取得し、
   前記バッテリ劣化判定装置は、前記バッテリ状態取得装置による温度取得値及び充電率取得値に基づいて前記鉛バッテリの劣化を判定することを特徴とする電源システム。
2. 前記バッテリ劣化判定装置は、前記鉛バッテリの温度及び充電率の組み合わせと当該鉛バッテリの劣化進行度合いを示す劣化パラメータの単位時間当たりの増加分とを関連付ける関連付け手段を備え、前記温度取得値及び前記充電率取得値を前記関連付け手段に入力して得られる単位時間当たりの増加分を積算することによって前記劣化パラメータの値を算出し、当該劣化パラメータの値に基づいて前記鉛バッテリの劣化を判定することを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
3. 前記鉛バッテリに接続された発電機と、
   当該発電機を制御する発電機制御装置と、を備え、
   前記発電機制御装置は、前記バッテリ劣化判定装置によって前記鉛バッテリが劣化したと判定された場合には、前記鉛バッテリが満充電になるように前記発電機を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源システム。
4. 前記劣化パラメータは、前記鉛バッテリのサルフェーションに起因する劣化進行度合いを示すパラメータであることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電源システム。
5. 前記バッテリ状態取得装置は、前記車両が走行可能状態になってから走行不可状態になるまでの走行可能時及び前記車両が走行不可状態になってから走行可能状態になるまでのソーク時における前記鉛バッテリの温度及び充電率の値を取得することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の電源システム。
6. 車両の電気負荷に電力を供給する鉛バッテリと、
   前記電気負荷に対し前記鉛バッテリと並列に接続された発電機と、
   前記鉛バッテリの充電率が目標充電率になるように当該発電機の発電電圧を制御する発電機制御装置と、
   前記鉛バッテリの状態に関する値を取得するバッテリ状態取得装置と、
   前記バッテリ状態取得装置によって取得された値に基づいて前記鉛バッテリの劣化を判定するバッテリ劣化判定装置と、を備える電源システムであって、
   前記バッテリ状態取得装置は、前記鉛バッテリの初期状態の電池容量に対する現在の電池容量の割合に相当する劣化度の値を取得し、
   前記バッテリ劣化判定装置は、前記バッテリ状態取得装置による劣化度取得値に基づいて前記鉛バッテリの劣化を判定し、
   前記発電機制御装置は、前記バッテリ劣化判定装置によって前記鉛バッテリが劣化したと判定された場合には、前記鉛バッテリが劣化したと判定される前よりも前記目標充電率を高くすることを特徴とする電源システム。

Images