JP2019160514A - 電池診断装置及び電池診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】診断結果の信頼性を向上した電池診断装置および診断方法を提供する。【解決手段】電池診断装置は、電池の電流値、電圧値および温度値の少なくとも１つを測定する１つ以上のセンサと、センサから電池の電流値、電圧値および温度値の少なくとも１つの測定値を取得し、取得した前記測定値に基づいて、第１方法を用いて電池の状態を判定する第１判定部と、センサから電池の電流値、電圧値および温度値の少なくとも１つの測定値を取得し、取得した測定値に基づいて、第１方法と異なる第２方法を用いて電池の状態を判定する第２判定部と、第１判定部による判定結果と第２判定部による判定結果とに基づいて、電池の診断を行う診断部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、車両等に搭載される電池の診断装置及び診断方法に関する。

車両等においては、メイン電池のような主電源とは別にサブ電池を備える構成が採用されている（特許文献１参照）。サブ電池は、例えば自動運転機能の実行時においてメイン電池が万一失陥した場合であっても、車両の各機能部に電力供給を行って所定の退避動作を可能にする。このようにサブ電池は重要であるため、サブ電池が所定の電力供給能力を有することを、通常の走行時に診断して監視できることが好ましい。特許文献２は、車両の走行中に電流値と電圧値とに基づいて一定時間間隔で内部抵抗値とその演算精度を算出し、演算精度が所定範囲内の場合に、算出した内部抵抗値を用いて劣化判定を行うことで判定精度を向上させることを開示している。

特開２０１７−２４４６２号公報 特開２０１５−１２６５９４号公報

このような電池の診断は、一般に電池の電流、電圧、温度等の測定値に基づいて行うが、これらの測定値に各種要因によって誤差が発生した場合、診断結果の信頼性が低下するおそれがある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、診断結果の信頼性を向上した電池診断装置および診断方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一局面は、電池診断装置であって、電池の電流値、電圧値および温度値の少なくとも１つを測定する１つ以上のセンサと、センサから電池の電流値、電圧値および温度値の少なくとも１つの測定値を取得し、取得した測定値に基づいて、第１方法を用いて電池の状態を判定する第１判定部と、センサから電池の電流値、電圧値および温度値の少なくとも１つの測定値を取得し、取得した測定値に基づいて、第１方法と異なる第２方法を用いて電池の状態を判定する第２判定部と、第１判定部による判定結果と第２判定部による判定結果とに基づいて、電池の診断を行う診断部とを備える。

これにより、相異なる２つの方法で電池の状態を判定し、これらに基づいて電池の診断を行うので、診断結果の信頼性を向上することができる。

また、センサを複数備え、第１判定部および第２判定部は、相異なるセンサから、測定値を取得してもよい。

これにより、第１判定部および第２判定部は、測定値を独立に取得し、独立性の高い判定を行うことができる。

また、第１判定部および第２判定部は、電池の状態として、電池に所定の電流を所定の期間放電させた時点において電池が出力可能な電力値を推定し、診断部は、第１判定部が推定した電力値と第２判定部が推定した電力値との差の絶対値が所定値以下であり、かつ、第１判定部が推定した電力値と第２判定部が推定した電力値とが、いずれも所定の電力値より大きい場合に、電池を正常であると診断し、他の場合に電池を異常であると診断してもよい。

これにより、電池が所定の電力を出力可能か否か高い信頼性で診断することができる。

また、第１判定部は、電池に所定の第１電流変化パターンで放電をさせ、放電中の複数時点における電池の内部抵抗値を算出し、算出した内部抵抗値に基づいて、上記時点における内部抵抗値を推定し、少なくとも推定した上記時点における内部抵抗値に基づいて、上記時点における電池が出力可能な電力値を推定してもよい。

これにより、所定の電流値、所定の期間での放電を行った時の出力可能電力値を、所定の電流値より小さい電流値、所定の期間より短い期間での放電によって容易に算出することができる。

また、第２判定部は、電池に所定の第２電流変化パターンで放電および充電をさせ、充電および放電中における電池の電流および電圧が安定している複数時点での電流および電圧の測定値に基づいて、電池の内部抵抗値および無電流時の電圧値を推定し、少なくとも推定した内部抵抗値および無電流時の電圧値に基づいて、上記時点における電池が出力可能な電力値を推定してもよい。

これにより、安定した状態の電圧値及び電流値を測定するので、出力可能電力値を高精度で算出することができる

本発明の他の局面は、電池の電流値、電圧値および温度値の少なくとも１つを測定する１つ以上のセンサを備えた電池診断装置のコンピューターが実行する電池診断方法であって、センサから電池の電流値、電圧値および温度値の各測定値の少なくとも１つを取得し、取得した測定値に基づいて、第１方法を用いて電池の状態を判定する第１判定ステップと、センサから電池の電流値、電圧値および温度値の各測定値の少なくとも１つを取得し、取得した測定値に基づいて、第１方法と異なる第２方法を用いて電池の状態を判定する第２判定ステップと、第１判定ステップにおける判定結果と第２判定ステップにおける判定結果とに基づいて、電池の診断を行う診断ステップとを含む。

これにより、相異なる２つの方法で電池の状態を判定し、これらに基づいて電池の診断を行うので、診断結果の信頼性を向上することができる。

以上のように、本発明によれば、相異なる２つの方法で電池の状態を判定し、これらに基づいて電池の診断を行うので、診断結果の信頼性を向上した電池診断装置および診断方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る車両に搭載される電源システムを示す機能ブロック図 本発明の一実施形態に係る診断処理を示すフローチャート 本発明の一実施形態に係る第１方法を示すフローチャート 本発明の一実施形態に係る第１方法に用いる第１電流変化パターンの例を示すグラフ 本発明の一実施形態に係る第１方法の測定サンプルおよび内部抵抗の例を示すグラフ 本発明の一実施形態に係る第１方法の内部抵抗の外挿処理の例を示すグラフ 本発明の一実施形態に係る第１方法の内部抵抗の時間特性の例を示すグラフ 本発明の一実施形態に係る第１方法の内部抵抗の外挿処理の例を示すグラフ 本発明の一実施形態に係る第１方法の内部抵抗の電流特性の例を示すグラフ 本発明の一実施形態に係る第２方法を示すフローチャート 本発明の一実施形態に係る第２方法に用いる第２電流変化パターンの例を示すグラフ

（概要）
本発明に係る電池の診断装置は、２つの判定部を備え、それぞれ相異なる方法で電池の状態を判定し、いずれの判定結果も、電池が所定の要求性能を発揮できることを表す場合に、電池を正常であると診断する。

（実施形態）
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜構成＞
図１に、本実施形態における電池の診断装置を含む電源システム１の機能ブロック図を示す。電源システム１は一例として車両に搭載される。電源システム１は、電池診断装置１００、主電源２００、ＤＣＤＣコンバーター３００、負荷４００、電池（サブ電池）５００、電源ＥＣＵ６００を含む。主電源２００と電池５００とはＤＣＤＣコンバーター３００を介して負荷４００に接続される。電源ＥＣＵ６００は、ＤＣＤＣコンバーター３００を制御して、主電源２００または電池５００から負荷４００へ電力供給を行わせる。電源ＥＣＵ６００は、主電源２００が正常に動作している場合は、主電源２００からの電力を負荷４００に供給するが、主電源２００が失陥したことを検出すると電池５００からの電力を負荷４００に供給する。

電池診断装置１００は、電池５００の電流値、電圧値および温度値の少なくとも１つを測定するセンサを備える。図１に示す例では、電流値、電圧値および温度値等のいずれかをそれぞれ測定する電流センサ、電圧センサ、温度センサ等の、複数のセンサを含む第１センサ群１０４と、同様に電流センサ、電圧センサ、温度センサ等の、複数のセンサを含む第２センサ群１０５とが設けられる。また、電池診断装置１００は、第１判定部１０２、第２判定部１０３、診断部１０１とを備える。第１判定部１０２は、図示する例では第１センサ群１０４から各測定値を取得し、所定の第１方法を用いて電池５００の状態を判定する。第２判定部１０３は、図示する例では第２センサ群１０５から各測定値を取得し、第１方法とは異なる所定の第２方法を用いて電池５００の状態を判定する。第１判定部１０２および第２判定部１０３は、第１方法、第２方法においてそれぞれ必要であれば、ＤＣＤＣコンバーター３００を制御して電池５００の充放電を行うことができる。また、診断部１０１は、第１判定部１０２の判定結果および第２判定部１０３の判定結果に基づいて、電池５００の診断を行う。電池診断装置１００は、図示するように、電源ＥＣＵ６００とは別個に設けられてもよいし、電源ＥＣＵ６００内に設けられ、一部の実装を電源ＥＣＵ６００と共用してもよい。また、第１センサ群１０４、第２センサ群１０５の構成は、上述するような電流センサ、電圧センサ、温度センサを備える構成に限定されず、第１方法、第２方法に応じてセンサ種別を適宜省略、追加してもよい。

＜処理＞
本実施形態に係る電池の診断処理の一例を以下に説明する。図２は、電池診断装置１００が実行する電池診断処理を示すフローチャートである。本処理に実行タイミングは限定されないが、例えば、車両の電源オン時から車両走行開始前の期間に実行することができる。本処理においては、電池５００は、所定の目標電流値（例えば５５Ａ）の電流を所定の目標期間（例えば１５ｓ）出力した時点である目標時点において、所定の目標電力値Ｗｔａｒｇｅｔが得られることが要求されているものとする。なお、所定の目標電力値Ｗｔａｒｇｅｔは、負荷４００の動作可能な下限電圧値Ｖｌｏｗにおける電力として定められる。

（ステップＳ１００）：第１判定部１０２は、第１センサ群１０４から電池５００の電流値および電圧値を取得し、これらに基づいて、所定の第１方法を用いて、目標時点における電池５００の出力可能電力の推定値である第１推定電力値Ｗ１を算出する。第１方法の具体例は後述する。

（ステップＳ２００）：第２判定部１０３は、第２センサ群１０５から電池５００の電流値および電圧値を取得し、これらに基づいて、上述の第１方法とは異なる所定の第２方法を用いて、目標時点における電池５００の出力可能電力の推定値である第２推定電力値Ｗ２を算出する。第２方法の具体例は後述する。

（ステップＳ３０１）：診断部１０１は、第１判定部１０２から判定結果として第１推定電力値Ｗ１を取得し、第２判定部１０３から判定結果として第２推定電力値Ｗ２を取得する。診断部１０１は、第１推定電力Ｗ１と第２推定電力Ｗ２との差の絶対値が所定値以下であるか否かを判定する。所定値を好適に設定すれば、第１推定電力値Ｗ１と第２推定電力値Ｗ２との差の絶対値が所定値以下である場合は、第１判定部１０２による判定結果と第２判定部１０３による判定結果が概ね同じで信頼性の高い判定結果であると考えることができる。第１推定電力値Ｗ１と第２推定電力値Ｗ２との差の絶対値が所定値以下である場合は、ステップＳ３０２に進み、そうでない場合は、ステップＳ３０５に進む。

（ステップＳ３０２）：診断部１０１は、第１推定電力値Ｗ１が目標電力値Ｗｔａｒｇｅｔより大きいか否かを判定する。Ｗ１＞Ｗｔａｒｇｅｔである場合は、ステップＳ３０３に進み、そうでない場合は、ステップＳ３０５に進む。なお、測定誤差や演算誤差によってＷ１が過大に算出される場合を想定して、所定の正の値αを用いて、Ｗ１−α＞Ｗｔａｒｇｅｔである場合に第１推定電力値Ｗ１が目標電力値Ｗｔａｒｇｅｔより大きいと判定して、ステップＳ３０３に進み、そうでない場合は、ステップＳ３０５に進んでもよい。

（ステップＳ３０３）：診断部１０１は、第２推定電力値Ｗ２が目標電力値Ｗｔａｒｇｅｔより大きいか否かを判定する。Ｗ２＞Ｗｔａｒｇｅｔである場合は、ステップＳ３０４に進み、そうでない場合は、ステップＳ３０５に進む。なお、測定誤差や演算誤差によってＷ２が過大に算出される場合を想定して、所定の正の値βを用いて、Ｗ２−β＞Ｗｔａｒｇｅｔである場合に第２推定電力値Ｗ２が目標電力値Ｗｔａｒｇｅｔより大きいと判定して、ステップＳ３０４に進み、そうでない場合は、ステップＳ３０５に進んでもよい。

（ステップＳ３０４）：本ステップは、ステップＳ３０２で第１推定電力Ｗ１と第２推定電力Ｗ２とが同程度であり、かつ、ステップＳ３０３、Ｓ３０４で、いずれも目標電力値より大きいと判定されることにより、目標時点における電池５００の出力可能電力が目標電力値より大きいと、高い信頼性で判断できる場合に実行される。そのため、診断部１０１は、電池５００が正常であると診断して、処理を終了する。診断部１０１は、正常を表す診断結果を外部に出力してもよい。

（ステップＳ３０５）：本ステップは、ステップＳ３０２で第１推定電力Ｗ１と第２推定電力Ｗ２とが、差が大きく信頼性が低い、あるいは、ステップＳ３０３、Ｓ３０４で、少なくとも一方が、目標電力値以下であると判定された場合に実行される。そのため、診断部１０１は、電池５００が異常であると診断して、異常を表す診断結果を外部に出力し、処理を終了する。

なお、ステップＳ１００あるいはＳ２００において、例えば電流値および電圧値が安定しない等の理由により、第１推定電力値Ｗ１あるいは第２推定電力値Ｗ２の算出ができない場合もありうる。このような場合は、処理を終了し、例えば所定時間経過後に処理を再実行してもよいし、あるいは、診断部１０１は、電池５００が異常であると診断して、異常を表す診断結果を外部に出力して処理を終了してもよい。以上の例では、第１判定部１０２および第２判定部１０３が、判定結果として目標時点における出力可能電力値を算出するため、電池５００が目標電力値を出力可能か否か高い信頼性で診断することができる。

以下で、ステップＳ１００における第１方法の例、および、ステップＳ２００における第２方法の例について説明する。

＜第１方法＞
以下に上述のステップＳ１００における第１方法の一例を説明する。図３は、第１方法の詳細を示すフローチャートである。以下の説明において、一例として、目標電流値を５５Ａとし、目標期間を１５ｓとする。

（ステップＳ１０１）：第１判定部１０２は、電池５００の状態が安定しているか否か判定する。例えば第１判定部１０２は、第１センサ群１０４から電池５００の電流値を取得し、一定時間以上電流値が所定範囲内にある場合に、電池５００が安定していると判定することができる。電池５００が安定していると判定した場合はステップＳ１０２に進み、そうでない場合は本フローチャートの処理を終了する。

（ステップＳ１０２）：第１判定部１０２は、電池５００の放電電流が所定の第１電流変化パターンで変化するよう放電制御を開始する。図４に電池５００の放電電流の第１電流変化パターンの例を示す。図４には、電流の変化に伴う電池５００の電圧の変化パターンの例を重ねて示す。初期状態において電流値は０Ａである。図４において、初期状態における電圧レベルと電流レベルとを一致させて示す。第１電流変化パターンにおいては、一例として、電流０Ａの初期状態のあと、第１電流値（小電流：１０Ａ）で第１期間（５ｓ）のあいだ放電させ、その後、第１電流値より大きい第２電流値（大電流：２０Ａ）で第２期間（５ｓ）のあいだ放電させる。その後、放電を停止させる。第１電流値、第２電流値は、上述の目標電流値より小さく、第１期間、第２期間は、上述の目標期間より短い。電流値は急激に変化させることができないので、徐変させる。なお、実際の電流値は、第１期間中あるいは第２期間中であっても揺らぎが発生しうる。第１判定部１０２は、電池５００の放電電流を第１電流変化パターンで変化させているあいだに、以下のステップＳ１０３〜Ｓ１０６のように、第１センサ群１０４が測定する電池５００の電流値および電圧値を取得する。

（ステップＳ１０３）：第１判定部１０２は、電流値が略０Ａである期間Ｔ０において第１センサ群１０４が測定した電流値および電圧値の組である測定サンプルを取得する。測定サンプルは複数取得することが好ましく、本ステップで取得した測定サンプルの集合をＳ０とする。期間Ｔ０は例えば０．５ｓである。以降の各期間の長さも、例えば０．５ｓであり、期間内に複数の測定サンプルを取得することが好ましい。

（ステップＳ１０４）：第１判定部１０２は、電流値が略１０Ａに達してから、一例として短時間（３ｓ）経過時から始まる０．５ｓの期間Ｔ１において第１センサ群１０４が測定した電流値および電圧値の組である測定サンプル集合Ｓ１を取得する。

（ステップＳ１０５）：第１判定部１０２は、電流値が略１０Ａに達してから、一例として長時間（５ｓ）経過時から始まる０．５ｓの期間Ｔ２において第１センサ群１０４が測定した電流値および電圧値の組である測定サンプル集合Ｓ２を取得する。

（ステップＳ１０６）：第１判定部１０２は、電流値が略２０Ａに達してから、一例として短時間（３ｓ）経過時から始まる０．５ｓの期間Ｔ３において第１センサ群１０４が測定した電流値および電圧値の組である測定サンプル集合Ｓ３を取得する。

（ステップＳ１０７）：第１判定部１０２は、電流値が略２０Ａに達してから、一例として長時間（５ｓ）経過時から始まる０．５ｓの期間Ｔ４において第１センサ群１０４が測定した電流値および電圧値の組である測定サンプル集合Ｓ４を取得する。図５に、横軸に電流、縦軸に電圧をとり、各測定サンプル集合Ｓ０〜Ｓ４をマップしたグラフを示す。図５では、各集合が１つのドットで示されているが、実際には各集合に属する複数の測定サンプルが一定の広がりで分布する。

（ステップＳ１０８）：第１判定部１０２は、電流および電圧の２変数である、測定サンプルの和集合Ｓ０∪Ｓ１に含まれる測定サンプルの相関係数を算出する。同様にＳ０∪Ｓ２、Ｓ０∪Ｓ３、Ｓ０∪Ｓ４についてもそれぞれ相関係数を算出する。相関係数は−１以上１以下の範囲の値をとりうるが、これらの４つの和集合のいずれにおいても、測定サンプルに電池５００の内部抵抗による電圧降下の影響が精度よく反映され、他の要因による影響が少ないほど、相関係数の値は−１により近い負の相関係数を有する。

（ステップＳ１０９）：第１判定部１０２は、ステップＳ１０８で算出したすべての相関係数が負の所定値（例えば−０．８５）以下であり、内部抵抗の影響が一定以上の精度で反映されている場合、ステップＳ１１０に進み、そうでない場合は処理を終了する。

（ステップＳ１１０）：第１判定部１０２は、図５に示すように、測定サンプル集合Ｓ０およびＳ１に含まれる測定サンプルを最小二乗法等の手法により直線近似し、その切片を、開放電圧（無電流時の電圧値）ＯＣＶ１として算出し、その傾きの大きさを第１電流値（小電流１０Ａ）での放電開始から短時間（３ｓ）経過時における内部抵抗Ｒ１１として算出する。また、第１判定部１０２は、測定サンプル集合Ｓ０およびＳ２に含まれる測定サンプルを直線近似し、その傾きの大きさを第１電流値（小電流１０Ａ）での放電開始から長時間（５ｓ）経過時における内部抵抗Ｒ１２として算出する。また、第１判定部１０２は、測定サンプル集合Ｓ０およびＳ３に含まれる測定サンプルを直線近似し、その傾きの大きさを第２電流値（大電流２０Ａ）での放電開始から短時間（３ｓ）経過時における内部抵抗Ｒ２１として算出する。また、第１判定部１０２は、測定サンプル集合Ｓ０およびＳ４に含まれる測定サンプルを直線近似し、その傾きの大きさを第２電流値（大電流２０Ａ）での放電開始から長時間（５ｓ）経過時における内部抵抗Ｒ２２として算出する。

（ステップＳ１１１）：第１判定部１０２は、算出した内部抵抗Ｒ１１、Ｒ１２を時間に沿って直線外挿し、目標期間（１５ｓ）に相当する値を、第１電流値（小電流１０Ａ）での放電開始から目標期間（１５ｓ）経過時の内部抵抗Ｒ１（第１内部抵抗値）とする。また、第１判定部１０２は、算出した内部抵抗Ｒ２１、Ｒ２２を時間に沿って直線外挿し、目標期間（１５ｓ）に相当する値を、第２電流値（大電流２０Ａ）での放電開始から目標期間（１５ｓ）経過時の内部抵抗Ｒ２（第２内部抵抗値）とする。図６に、横軸に時間、縦軸に内部抵抗をとり、内部抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ１、Ｒ２をマップしたグラフを示す。

ここで、電池の内部抵抗の一般的な特性を説明する。図７は、横軸に放電時間、縦軸に内部抵抗をとり、電池５００に、０℃、４０Ａの放電を行わせた場合の、所定の直線近似モデルで推定した内部抵抗値と、実測した内部抵抗値とを示すグラフである。図７に示すように、一般に電池の内部抵抗は、放電電流が一定である場合、時間についての直線近似モデルによっておおむね良好な近似が得られるが、放電時間が長くなるほど電池の分極の進行速度が遅くなるため、実際には直線近似モデルの推定値よりやや小さくなる傾向がある。

そのため、本ステップで時間に沿った直線外挿によって算出した内部抵抗Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ一定電流１０Ａ、２０Ａを目標期間１５ｓ放電させた時の内部抵抗の推定値として、実際よりやや大きいがおおむね良好な推定値であると判断できる。

（ステップＳ１１２）：第１判定部１０２は、算出した内部抵抗Ｒ１、Ｒ２を電流に沿って直線外挿し、目標電流値（５５Ａ）に相当する値を、目標電流（５５Ａ）での放電開始から目標期間（１５ｓ）経過時の内部抵抗Ｒ３（第３内部抵抗値）とする。図８に、横軸に電流、縦軸に内部抵抗をとり、内部抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３をマップしたグラフを示す。

ここで、ふたたび電池の内部抵抗の一般的な特性を説明する。図９は、横軸に放電電流、縦軸に内部抵抗をとり、電池５００に、−１５℃、−１０℃、２０℃で、電流１０Ａ、２０Ａ、３０Ａ、４０Ａ、５５Ａで所定時間放電させた場合の、実測した内部抵抗値を示すグラフである。図９に示すように、一般に電池の内部抵抗は、温度が一定である場合、電流についての直線近似モデルによって良好な近似が得られる。

そのため、本ステップで、電流に沿った直線外挿によって、目標電流値（５５Ａ）を目標期間（１５ｓ）放電させた時の内部抵抗値を推定することは妥当である。ただしステップＳ１１１で内部抵抗Ｒ１、Ｒ２を実際よりやや大きく推定したので、内部抵抗Ｒ３も実際よりやや大きく推定することになる。

（ステップＳ１１３）：第１判定部１０２は、第１推定電力値Ｗ１を、開放電圧ＯＣＶ１、内部抵抗Ｒ３に基づいて、以下の（式１）により計算する。第１判定部１０２は、算出した第１推定電力値Ｗ１を診断部１０１に通知する。
Ｗ１＝（ＯＣＶ１−Ｖｌｏｗ）／Ｒ３×Ｖｌｏｗ （式１）

一般に内部抵抗Ｒ３が大きいほど電池は劣化していると判断することができる。内部抵抗Ｒ３は上述のように実際よりやや大きく推定することになるため、診断結果は劣化の程度を実際より大きく評価することとなるが、電源システム１を厳しく評価し車両の安全性をより強く保証する観点では好適である。

以上により第１方法の処理は終了する。なお、図４に示す放電電流の第１電流変化パターンにおいては、第１電流値（１０Ａ）の放電後に、連続的に第１電流値より大きい第２電流値（２０Ａ）の放電を実行するが、このように、小さい電流値の放電の後に大きい電流値の放電を行う順序であれば、算出される内部抵抗値への影響を小さくすることができる。また、第１電流値の放電と、第２電流値の放電とを、所定以上の間隔を設けて行う場合は、いずれを先に行ってもよい。

第１方法によれば、目標電流値、目標期間での放電を行った時の電池の内部抵抗値を、目標電流値より小さい２つの電流値、目標期間より短い期間での放電を行った時の、内部抵抗の測定値の変化に基づいて、好適に推定し、第１推定電力値Ｗ１の算出を高精度で行うことができる。また、本方法は、診断対象が、通常は負荷４００に接続されず、目標電流値、目標期間での放電をさせにくいサブ電池である場合でも、比較的小さい電流値、短い期間で、容易に実行することができる。なお上述の各電流値や各期間を特定する数値は一例であって、数値は適宜変更することができる。

＜第２方法＞
以下に上述のステップＳ２００における第２方法の一例を説明する。図１０は、第２方法の詳細を示すフローチャートである。以下の説明において、一例として、目標電流値を５５Ａとし、目標期間を１５ｓとする。

（ステップＳ２０１）：第２判定部１０３は、電池５００の状態が安定しているか否か判定する。例えば第２判定部１０３は、第２センサ群１０５から電池５００の電流値、電圧値、あるいは、温度値を取得する。第２判定部１０３は、取得した測定値に基づいて、電池５００の状態が安定しているか否かを判断する。電池５００は、一例として以下の３つの条件の全てを満足している場合、安定していると判定できる。
［条件１］電流値が所定の第１時間以上所定の範囲に収まっている。
［条件２］電圧値が所定の第１閾値以上である。
［条件３］前回に測定制御を行ってから所定の第２時間が経過している、または、温度値が所定の第２閾値以下である、または、ＳＯＣ（蓄電量）が所定の第３閾値以下である。
なお、条件３におけるＳＯＣは、例えば満充電容量と電流値の積算値とから算出することができる。

電池５００が安定していると判定した場合はステップＳ２０２に進み、そうでない場合は本フローチャートの処理を終了する。

ステップＳ２０２：第２判定部１０３は、電池５００の充放電電流が所定のパルス状の第２電流変化パターンで変化するよう放電制御を開始する。図１１に第２電流変化パターンの例を示す。図１１には、電流の変化に伴う電池５００の電圧の変化パターンの例を重ねて示す。図１１に示すように、電流の変化と電圧の変化にはタイミングのずれ（同期ずれ）が存在する。

ステップＳ２０３：第２判定部１０３は、パルス状電流の一定値の電流を所定の時間維持する波形パターンの一定電流期間において、第２センサ群１０５が測定した電流値および電圧値の組である測定サンプルを取得する。この際、測定した電流値および電圧値が、それぞれ所定値から一定範囲内にあるものを測定サンプルとして採用することで、同期ずれがない状態の電流値、電圧値を取得することができる。一定電流期間の長さは限定されないが、例えば、１００ｍｓとすることができる。

ステップＳ２０４：第２判定部１０３は、充放電を停止する。

ステップＳ２０５：第２判定部１０３は、取得した測定サンプルが所定数以上であるか否かを判断する。この所定数は、例えば、十分な精度を得るために必要な測定サンプル数によって定められる。測定サンプルが所定数以上である場合は、ステップＳ２０６に進み、そうでない場合は、本フローチャートの処理を終了する。なお、上記電圧値及び電流値の組数が所定数未満である場合には、ステップＳ２０２に戻り、電池５００に新たなパルス状電流を流して測定サンプルを追加取得するようにしてもよい。

ステップＳ２０６：第２判定部１０３は、電池５００の内部抵抗Ｒ４および開放電圧ＯＣＶ２を算出する。例えば、第２判定部１０３は、測定サンプルを最小二乗法等の手法により、第１方法におけるステップＳ１１０と同様に直線近似し、その切片を、開放電圧ＯＣＶ２として算出し、その傾きの大きさを現在の内部抵抗Ｒ４として算出する。

ステップＳ２０７：第２判定部１０３は、第２推定電力値Ｗ２を、開放電圧ＯＣＶ２、内部抵抗Ｒ４に基づいて、以下の（式２）により計算する。第２判定部１０３は、算出した第２推定電力値Ｗ２を診断部１０１に通知する。
Ｗ２＝（ＯＣＶ２−ΔＶ−μ−Ｖｌｏｗ）／Ｒ４×Ｖｌｏｗ （式２）
ここで、ΔＶ（＞０）、μ（＞０）は、それぞれ電池５００が目標電流値を目標期間放電した目標時点での、ＳＯＣ低下による電圧低下量および分極の進行による電圧低下量である。ＳＯＣ低下による電圧低下量ΔＶは、例えば満充電容量と目標時点までの放電電流の積算値とに基づいて推定することができる。また分極の進行による電圧低下量μは、例えば予め取得した実験データに基づいて推定することができる。

以上により第２方法の処理は終了する。第２方法によれば、同期ずれのない電圧値及び電流値を測定するので、第２推定電力値Ｗ２を高精度で算出することができる。また、短周期で充放電が切り替わるパルス状の電流パターンで電池５００の充放電を行うので、電池５００の温度変化およびＳＯＣ変化を最小限に抑えることができ、また、これによっても算出精度を向上することができる。

（効果）
以上説明したように、本実施形態では、相異なる２つの方法で、推定電力値Ｗ１、Ｗ２が算出される。算出された２つの推定電力値Ｗ１、Ｗ２が同程度であり、かつ、いずれも目標電力値より大きい場合に、電池５００が正常であると診断される。そのため、信頼性の高い電池診断を行うことができる。また、第１判定部１０２および第２判定部１０３が、電流値、電圧値を、相異なるセンサ群から取得することにより、独立性の高い判定ができ、いずれかのセンサ群に含まれるセンサに異常が発生して第１判定部１０２および第２判定部１０３の一方の判定に影響が発生した場合であっても、他方の判定に影響を与えないようにできる。

なお、上述した各機能ブロックの構成は実装の態様を限定するものではなく、例えば、診断部１０１の機能は、第１判定部１０２、または、第２判定部１０３に含まれてもよい。また、第１方法、第２方法は上述した例に限定されず他の方法であってもよい。また、第１判定部１０２および第２判定部１０３は、上述の実施形態では電池５００が出力可能な電力を算出するものとしたが、これに限定されず、電池５００が所定の要求性能を発揮できるか否かの判定ができればよく、判定の内容は限定されない。また、第１判定部１０２および第２判定部１０３がいずれも第１センサ群１０４から測定値を取得するようにし、第２センサ群１０５を備えなくてもよい。また、本発明は、電池診断装置として捉えるだけでなく、診断装置が備えるコンピューターが上述の各ステップの処理を実行する電池診断方法やその処理を記載した電池診断プログラム、あるいは、電源システム、車両として捉えることも可能である。

本発明は、車両等における電池の診断に有用である。

１ 電源システム
１００ 電池診断装置
１０１ 診断部
１０２ 第１判定部
１０３ 第２判定部
２００ 主電源
３００ ＤＣＤＣコンバーター
４００ 負荷
５００ 電池
６００ 電源ＥＣＵ

Claims (6)

1. 電池診断装置であって、
   前記電池の電流値、電圧値および温度値の少なくとも１つを測定する１つ以上のセンサと、
   前記センサから前記電池の電流値、電圧値および温度値の少なくとも１つの測定値を取得し、取得した前記測定値に基づいて、第１方法を用いて前記電池の状態を判定する第１判定部と、
   前記センサから前記電池の電流値、電圧値および温度値の少なくとも１つの測定値を取得し、取得した前記測定値に基づいて、前記第１方法と異なる第２方法を用いて前記電池の状態を判定する第２判定部と、
   前記第１判定部による判定結果と前記第２判定部による判定結果とに基づいて、前記電池の診断を行う診断部とを備える、電池診断装置。
2. 前記センサを複数備え、前記第１判定部および前記第２判定部は、相異なるセンサから、前記測定値を取得する、請求項１に記載の電池診断装置。
3. 前記第１判定部および前記第２判定部は、前記電池の状態として、前記電池に所定の電流を所定の期間放電させた時点において前記電池が出力可能な電力値を推定し、
   前記診断部は、
   前記第１判定部が推定した電力値と前記第２判定部が推定した電力値との差の絶対値が所定値以下であり、かつ、前記第１判定部が推定した電力値と前記第２判定部が推定した電力値とが、いずれも所定の電力値より大きい場合に、前記電池を正常であると診断し、
   他の場合に前記電池を異常であると診断する、請求項１または２に記載の電池診断装置。
4. 前記第１判定部は、前記電池に所定の第１電流変化パターンで放電をさせ、前記放電中の複数時点における前記電池の内部抵抗値を算出し、算出した前記内部抵抗値に基づいて、前記時点における内部抵抗値を推定し、少なくとも推定した前記時点における内部抵抗値に基づいて、前記時点における前記電池が出力可能な電力値を推定する、請求項３に記載の電池診断装置。
5. 前記第２判定部は、前記電池に所定の第２電流変化パターンで放電および充電をさせ、前記充電および放電中における前記電池の電流および電圧が安定している複数時点での前記電流および前記電圧の測定値に基づいて、前記電池の内部抵抗値および無電流時の電圧値を推定し、少なくとも推定した前記内部抵抗値および無電流時の電圧値に基づいて、前記時点における前記電池が出力可能な電力値を推定する、請求項３または４に記載の電池診断装置。
6. 電池の電流値、電圧値および温度値の少なくとも１つを測定する１つ以上のセンサを備えた電池診断装置のコンピューターが実行する電池診断方法であって、
   前記センサから前記電池の電流値、電圧値および温度値の各測定値の少なくとも１つを取得し、取得した前記測定値に基づいて、第１方法を用いて前記電池の状態を判定する第１判定ステップと、
   前記センサから前記電池の電流値、電圧値および温度値の各測定値の少なくとも１つを取得し、取得した前記測定値に基づいて、前記第１方法と異なる第２方法を用いて前記電池の状態を判定する第２判定ステップと、
   前記第１判定ステップにおける判定結果と前記第２判定ステップにおける判定結果とに基づいて、前記電池の診断を行う診断ステップとを含む、電池診断方法。

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