JP6668910B2 - バッテリ容量測定装置及びバッテリ容量測定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、車載バッテリの電池容量を測定する装置，プログラムに関する。

従来、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されるバッテリ（駆動用バッテリ）の電池容量を測定するための手法の一つとして、電流積算法（クーロンカウンタ方式）を利用したものが知られている。すなわち、バッテリを空状態まで放電させてから満充電状態まで充電したときの電流値を積算することで、充電容量を求めるものである。このような手法で得られる充電容量は、その時点におけるバッテリの容量劣化に見合ったものとなることから、整備点検事項の一つとして測定することが推奨されている（特許文献１参照）。

特開2008-278624号公報

しかしながら、バッテリを空状態まで放電させる際の放電状態によっては、充電容量を精度よく把握できないという課題がある。例えば、バッテリ電圧の低下速度（あるいは放電深度の増加速度）が大きいほど、正極から電解液中に電離するリチウムイオン濃度がより高い状態となる。これにより、放電完了時に正極に再び吸着されるリチウムイオンの量が増大するため、バッテリ電圧の揺り戻し量が大きくなり、バッテリの放電深度が目的とする深度（すなわち０％）よりも浅くなる。その結果、電流積算値から算出される充電容量の値は、実際の値より過小に評価されることになる。したがって、車両の航続可能距離の推定値が実際よりも短くなり、良好な推定精度が得られない。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、車載バッテリの電池容量を精度よく算出できるようにしたバッテリ容量測定装置及びプログラムを提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

（１）ここで開示するバッテリ容量測定装置は、車載のバッテリを空状態まで放電させてから満充電状態まで充電する際に、前記バッテリの電池容量を測定するバッテリ容量測定装置である。本装置は、前記バッテリに接続された車載装置の作動状態を制御する制御部と、前記バッテリの電池残量を計測する計測部とを備える。前記制御部は、前記バッテリの放電中に前記電池残量が所定値未満まで低下したときに、前記電池残量が前記所定値以上のときよりも前記車載装置の消費電力を減少させて一定に保持する。

前記制御部は、前記空状態の直前における放電速度（電圧低下速度，放電深度の減少速度）が所定速度以下となるように、前記消費電力を減少させることが好ましい。なお、前記車載装置には、空調用温水ヒータ，空調用コンプレッサ，DC-DCコンバータなどが含まれる。
（２）前記制御部は、前記車載装置の駆動デューティ比を小さく設定することで、前記消費電力を減少させることが好ましい。
（３）前記制御部は、前記電池残量が前記所定値未満に低下してからゼロになるまで、前記駆動デューティ比を一定に保持することが好ましい。

（４）前記制御部は、前記バッテリの放電中における外気温が低いほど、前記駆動デューティ比を小さく設定することが好ましい。
（５）前記制御部は、前記バッテリの放電電流値を小さく設定することで、前記消費電力を減少させることが好ましい。
（６）前記制御部は、前記電池残量が前記所定値未満に低下してからゼロになるまで、前記バッテリの放電電流値を一定に保持することが好ましい。

（７）前記制御部は、前記バッテリの放電中における電池温度が低いほど、前記放電電流値を小さく設定することが好ましい。なお、前記電池温度に代えて、あるいは加えて、前記外気温や温水温度を参照して前記放電電流値を設定してもよい。
（８）前記バッテリを空状態から満充電状態まで充電したときの電流積算値に基づき、前記バッテリの充電容量を算出する算出部を備えることが好ましい。この場合、前記算出部が、前記充電容量と前記バッテリの新品時充電容量とに基づき前記バッテリの健全度を算出するとともに、前記充電容量と前記健全度とに基づき前記バッテリの放電容量を算出することが好ましい。

（９）ここで開示するバッテリ容量測定プログラムは、車載のバッテリを空状態まで放電させてから満充電状態まで充電する際に、前記バッテリの電池容量を測定するバッテリ容量測定プログラムである。本プログラムは、前記バッテリに接続された車載装置の作動状態を制御する制御手段と、前記バッテリの電池残量を計測する計測手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。また、前記制御手段は、前記バッテリの放電中に前記電池残量が所定値未満まで低下したときに、前記電池残量が前記所定値以上のときよりも前記車載装置の消費電力を減少させて一定に保持する機能を持つ。

車載のバッテリが空状態になる直前に車載装置の消費電力を減少させて一定に保持することで、バッテリ電圧の揺り戻し量を小さくしつつその変動を抑制することができる。したがって、その後の充電時に測定される電池容量の算出精度を高めることができる。

測定対象のバッテリを搭載する車両を説明するための図である。 バッテリ容量測定装置の構成を説明するためのブロック図である。 （Ａ）は充放電中の電圧変化を例示するグラフ、（Ｂ）〜（Ｄ）はバッテリ電圧の揺り戻し量を説明するためのグラフである。 （Ａ）は外気温と駆動デューティ比との関係を例示するグラフ、（Ｂ）は電池温度と放電電流値との関係を例示するグラフ、（Ｃ）は健全度と変換係数との関係を例示するグラフである。 駆動デューティ比を制御する場合の手順を例示するフローチャートである。 放電電流値を制御する場合の手順を例示するフローチャートである。

図面を参照して、実施形態としてのバッテリ容量測定装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．車両構成］
本実施形態で電池容量（放電容量，充電容量）を測定する「測定制御」の対象となる二次電池は、図１に示すような車両１０に搭載されるバッテリ１１（駆動用バッテリ）である。この車両１０は、少なくとも走行用のモータジェネレータ１２（単にモータ１２と呼ぶ）を搭載した電動車両である。あるいは、モータ１２だけでなく、発電用のモータジェネレータ１３（単にジェネレータ１３と呼ぶ）を駆動するためのエンジン１４を搭載したハイブリッド自動車である。エンジン１４は、ジェネレータ１３を駆動して発電させる原動機であり、必要に応じてエンジン効率の高い回転数領域で運転を継続するように制御される。

バッテリ１１の電池容量は、外部給電設備による外部充電時に測定される。車両１０の側面には、車両１０を外部給電設備に接続するためのインレット２５（充電口）が設けられる。インレット２５には、充電ケーブル２６を用いて家庭用のコンセント２７に接続可能な普通充電用ソケットと、充電スタンド２８に接続可能な急速充電用ソケットとが併設される。本実施形態では、普通充電用ソケットを介した普通充電時にバッテリ１１の電池容量を測定する制御について詳述するが、急速充電用ソケットを介した急速充電時に電池容量を測定することも可能である。また、原理的にはエンジン１４でジェネレータ１３を駆動することで生成される電力を用いた充電時（内部充電時）に電池容量を測定することも可能である。

図２に示すように、モータ１２（ジェネレータ１３）は、インバータ１５を介してバッテリ１１に接続される。以下、バッテリ１１に接続された直流回路のことをバッテリ回路２０と呼ぶ。バッテリ回路２０には図示しないコンタクタ（回路断接スイッチ）が介装され、コンタクタの断接状態に応じてバッテリ１１の充放電電流が供給，遮断される。

バッテリ１１の内部には、制御回路４１と組電池４２とが内蔵される。組電池４２は、モータ１２の電力供給源となる二次電池であり、例えばリチウムイオン二次電池や、リチウムイオンキャパシター，ニッケル水素蓄電池，アルカリイオン蓄電池などである。制御回路４１は、スイッチング素子（例えばバイポーラトランジスタやFETなど）や可変抵抗などが介装された電気回路であり、少なくともバッテリ１１の放電電流を制御する機能を持つ。

インバータ１５は、バッテリ１１側の直流電力とモータ１２側の交流電力とを相互に変換する変換器（DC-ACインバータ）である。モータ１２の力行時には、バッテリ１１側からモータ１２側へと交流の駆動電力が供給される。一方、モータ１２の回生時やジェネレータ１３の発電時には、モータ１２側からバッテリ１１側へと直流の充電電力が供給される。インバータ１５とモータ１２（ジェネレータ１３）との間は三相交流電力線で接続される。なお、インバータ１５よりもモータ１２側の回路は、例えば600[V]程度まで昇圧されうる。これに対し、バッテリ回路２０の電圧は200〜300[V]程度である。

バッテリ回路２０には、変圧器１６，充電器１７，空調用コンプレッサ１８，空調用温水ヒータ１９などの車載装置が接続される。変圧器１６は、バッテリ１１の電力を低電圧系（いわゆる12[V]系）に供給するためのDC-DCコンバータであり、補機バッテリ２４の蓄電量が所定量以下になった場合に自動的に作動して、補機バッテリ２４を充電する機能を持つ。
充電器１７は、普通充電時に外部給電設備から入力される電力を変換してバッテリ１１を充電する車載充電器（OBC，On Board Charger）である。ここでは、車両１０の外部から供給される交流電力が、バッテリ電圧に応じた所定の充電電圧の直流電力に変換され、バッテリ１１が充電される。

空調用コンプレッサ１８は、空調装置の冷房時に使用される冷媒を圧送するための圧縮機であり、空調用温水ヒータ１９は、暖房時に使用される温水を昇温させるための加熱器である。これらは、普通充電を実施する直前にバッテリ１１を空状態まで放電させる際に電気負荷として使用される。また、空調用温水ヒータ１９の内部には、コントローラ３２（変調器）とヒータ３３とが設けられる。

コントローラ３２は、バッテリ１１から供給される直流電流をパルス信号に変換してヒータ３３に出力するものである。ここでは、例えばPWM（Pulse Width Modulation）方式で変調されるパルス信号のパルス幅が調節されて、ヒータ３３側に出力される電流（電力）の大きさが自在に制御される。コントローラ３２から出力されるパルス信号のデューティ比（駆動デューティ比）の値は変更可能とされる。また、ヒータ３３は、熱媒体としての温水を昇温させるための加熱装置である。ヒータ３３で与えられた熱は、熱交換器を介して空気に移送され、温風ファンによって車室内に供給される。

バッテリ１１には、充放電状態に対応するパラメータを取得するためのセンサ類として、電流センサ２１，電圧センサ２２，バッテリ温度センサ２３が設けられる。電流センサ２１はバッテリ１１の電流（入出力電流）を検出し、電圧センサ２２はバッテリ１１の電圧を検出し、バッテリ温度センサ２３は電池温度を検出する。これらのセンサ２１〜２３で検出された各種情報は、バッテリ１１の作動状態，充放電状態を司るバッテリ制御装置２９に伝達される。

バッテリ制御装置２９は、バッテリ１１の充放電状態や充電率SOC（State Of Charge），健全度SOH（State Of Health），制御回路４１の作動状態，組電池４２の状態などを計測，算出，制御する機能を持った電子制御装置（コンピュータ，ECU，Electronic Control Unit）であり、車両１０の車載ネットワークに接続される。バッテリ制御装置２９の内部には、バスを介して互いに接続されたプロセッサ，メモリ，インタフェイス装置などが内蔵される。

プロセッサは、例えば制御ユニット（制御回路）や演算ユニット（演算回路），キャッシュメモリ（レジスタ）などを内蔵する処理装置である。また、メモリは、プログラムや作業中のデータが格納される記憶装置であり、ROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory），不揮発メモリなどを含む。バッテリ制御装置２９で実施される制御の内容は、ファームウェアやアプリケーションプログラムとしてメモリに記録，保存されており、プログラムの実行時にはプログラムの内容がメモリ空間内に展開されて、プロセッサによって実行される。

車載ネットワーク上には、上記のセンサ２１〜２３のほか、モータ１２，ジェネレータ１３，エンジン１４，インバータ１５，変圧器１６，充電器１７，空調用コンプレッサ１８，空調用温水ヒータ１９などが接続される。また、車載ネットワークには、図示しないコネクタを介して、任意の電子機器を接続することも可能である。

図２中には、バッテリ１１の作動状態や充放電状態の測定結果を抽出するための測定装置３０（MUT，Multi-Use Tester）と、測定装置３０での測定結果を分析，表示するためのノートパソコン３１とが接続された車両１０を例示する。測定装置３０，ノートパソコン３１はともに、バスを介して互いに接続されたプロセッサ，メモリ，インタフェイス装置を内蔵する電子デバイス（コンピュータ）である。バッテリ制御装置２９，測定装置３０の駆動電流は、車両１０の低電圧系から供給される。

［２．制御構成］
外部充電時にバッテリ１１の電池容量を測定する測定制御の主体は、バッテリ制御装置２９，測定装置３０，ノートパソコン３１の少なくともいずれかを含むものとされる。測定制御用のプログラム１（測定プログラム）は、例えばバッテリ制御装置２９や測定装置３０，ノートパソコン３１に内蔵されるメモリ内に記録，保存され、あるいはこれらのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録，保存される。

測定制御では、図３（Ａ）に示すように、バッテリ１１を空状態まで放電させた後に満充電状態まで充電する制御が実施される。ここでいうバッテリ１１の空状態とは時刻t₁の状態に相当し、バッテリ１１の電圧が所定の下限電圧（放電終止電圧，例えば2.5[V]）になる状態とする。同様に、満充電状態とは時刻t₂の状態に相当し、バッテリ１１の電圧が所定の上限電圧（充電終止電圧，例えば4.2[V]）になる状態とする。バッテリ１１の充電容量は、時刻t₁から時刻t₂までの電流値を積算することで求められる。

バッテリ１１を放電させるための負荷としては、空調用コンプレッサ１８や空調用温水ヒータ１９が使用（または併用）される。また、放電が完了する時刻t₁における、バッテリ電圧の揺り戻し量Rは、放電状態に応じて変化する。例えば、バッテリ電圧の低下速度が小さい場合には、図３（Ｂ）に示すように、揺り戻し量Rが比較的小さい値となる。一方、バッテリ電圧の低下速度が大きい場合には、図３（Ｃ）に示すように、揺り戻し量Rが比較的大きい値となる。このような揺り戻し量Rの変動は、充電容量の演算精度を低下させる要因の一つとなる。また、揺り戻し量Rが大きいほど、充電容量の演算結果が実際よりも小さく評価されることになる。

そこで、本実施形態の測定制御では、放電が終了する間際におけるバッテリ１１の出力（すなわち、車載装置の消費電力）を通常よりも減少させつつ一定に保持する制御を実施する。例えば、図３（Ｄ）に示すように、放電完了よりも前の時刻t₀から放電が完了する時刻t₁までの間は、バッテリ電圧の低下速度（電圧低下速度，放電深度の減少速度）が時刻t₀以前よりも小さい所定速度以下となるように放電状態が制御される。換言すれば、バッテリ電圧の減少勾配ΔＶが放電の終了間際で小さく一定の値となるように、放電状態が制御される。これにより、揺り戻し量Rが小さくなるとともに、揺り戻し量Rの変動が抑制され、充電容量の演算精度が向上する。

測定プログラム１（バッテリ容量測定プログラム）には、計測部２（計測手段），制御部３（制御手段），算出部４（算出手段）が設けられる。これらは、ソフトウェアとしてプログラミングされた測定制御の機能を表現したものである。これらの機能は、バッテリ制御装置２９，測定装置３０，ノートパソコン３１のプロセッサに測定プログラム１を読み込ませて演算処理を実行することで実現されうる。ただし、これらの機能を電子回路（ハードウェア）によって実現することも可能である。あるいは、これらの機能の一部をハードウェアとし、他部をソフトウェアとしてもよい。

計測部２は、バッテリ１１の電池残量を計測する機能を持つ。電池残量は、電流センサ２１で検出された充放電電流を積算することで算出可能である。あるいは、バッテリ１１の電圧と電池残量との関係をマップ，グラフ，数式などの形で予め把握しておき、電圧センサ２２で検出された電圧に対応する電池残量を算出してもよい。ここで算出された電池残量の情報は、制御部３に伝達される。

制御部３は、バッテリ１１の充放電状態とバッテリ１１に接続された車載装置の作動状態とを制御する機能を持つ。ここでいう車載装置には、インバータ１５，変圧器１６，充電器１７，空調用コンプレッサ１８，空調用温水ヒータ１９などが含まれる。本実施形態では、空調用温水ヒータ１９を制御対象とした場合の制御内容について詳述する。

制御部３は、図３（Ａ）に示すバッテリ１１の放電状態において、電池残量が所定値未満（例えば、１セグメント相当量未満）まで低下したときに、電池残量が所定値以上のときよりも空調用温水ヒータ１９の消費電力を減少させて一定に保持する制御を実施する。すなわち、バッテリ１１の放電が完了する間際（バッテリ１１が空状態となる直前）における電圧低下速度が遅くなるように、空調用温水ヒータ１９の作動状態を制御する。その後、バッテリ１１が空状態になったことを確認した上で、バッテリ１１を満充電状態まで充電する。

上記の「セグメント」とは、車両１０の車室内に設けられるバッテリ残量計（パワーメーター）に表示される電池残量の最小単位である。バッテリ残量計には、例えば１６個のセグメントを列設して棒グラフ状に点灯させたものが、満充電状態の電池残量として表示される。また、満充電状態から電池残量が減少するにつれて、点灯表示されるセグメント数が削減され、電池残量がゼロになるとすべてのセグメントが消灯するようになっている。したがって、ここでいう「１セグメント相当量」とはゼロに近い微小な値であり、充電率SOCに換算して数％程度の電池残量である。なお、電池残量が所定値未満まで低下したことを確認する代わりに、バッテリ電圧が所定電圧（例えば3.0[V]）未満まで低下したことを確認してもよい。

放電が完了する間際に消費電力を減少させるための手法としては、以下の三種類の手法が挙げられる。
第一の手法は、空調用温水ヒータ１９の駆動デューティ比を小さくするものである。つまり、コントローラ３２からヒータ３３に出力されるパルス信号のパルス幅を小さくすることで、空調用温水ヒータ１９の消費電力を減少させる。この場合、放電中の電池残量がゼロ（すなわち空状態）になるまでの間は、制御部３が駆動デューティ比の値を一定に保持する。なお、駆動デューティ比の値は予め設定された固定値（例えば数％程度）としてもよいし、外気温に応じて設定される可変値としてもよい。駆動デューティ比と外気温との関係は、例えば図４（Ａ）に示すように、外気温が低温であるほど駆動デューティ比が小さくなる関係とすることが考えられる。これにより、バッテリ１１の内部抵抗値の変動に応じた出力が設定されることになり、バッテリ電圧の低下速度が一定となる。例えば、外気温の低下によってバッテリ１１の内部抵抗値が上昇したとしても、駆動デューティ比を小さくすることで、バッテリ電圧の減少勾配ΔＶの増大が防止される。

第二の手法は、バッテリ１１の放電電流値を小さくするものである。つまり、バッテリ回路２０に供給される電流を制御回路４１で低下させることで、空調用温水ヒータ１９の消費電力を減少させる。この場合、放電中の電池残量がゼロになるまでの間は、制御部３が放電電流値を一定に保持する。放電電流値は予め設定された固定値（例えば数アンペア程度）としてもよいし、電池温度に応じて設定される可変値としてもよい。放電電流値と電池温度との関係は、例えば図４（Ｂ）に示すように、電池温度が低いほど小さくなる関係とすることが考えられる。これにより、バッテリ１１の内部抵抗値の変動に応じた出力が設定されることになり、バッテリ電圧の低下速度が一定となる。

第三の手法は、第一の手法と第二の手法とを併用するものである。つまり、空調用温水ヒータ１９の駆動デューティ比とバッテリ１１の放電電流値とをともに小さくするものである。この場合、放電中の電池残量がゼロになるまでの間は、制御部３が駆動デューティ比と放電電流値とをともに一定に保持する。これにより、空調用温水ヒータ１９の消費電力がさらに減少するとともに、その変動が抑制される。なお、第一の手法と第二の手法とを併用しつつ、外気温や電池温度に応じて一方の手法を休止させ、他方の手法のみを選択するような制御を付加してもよい。

算出部４は、バッテリ１１の充電容量，放電容量を算出する機能と、算出結果を出力，保存する機能とを併せ持つ。充電容量は、バッテリ１１が空状態から満充電状態まで充電されたときの電流積算値として算出される。また、放電容量は、バッテリ１１の健全度SOHと充電容量とに基づいて算出される。好ましくは、充電容量に変換係数を乗じた値に基づき、放電容量が算出される。変換係数とは、充電容量に対する放電容量の割合を表す係数であり、バッテリ１１の健全度SOHに応じて設定される。ここでいう健全度SOHは、バッテリ１１の新品時充電容量に対する現時点の充電容量の百分率で表される。

変換係数の値は、健全度SOHが低い（劣化が進行している，健全度SOHが０％に近い）ほど小さな値とされる。図４（Ｃ）は、健全度SOHと変換係数との関係を例示するグラフである。この例では、健全度SOHが100％に近づくに連れて変換係数の値が1.0に漸近する特性が設定されている。算出部４はこのようなグラフやマップに規定される特性に基づいて変換係数を設定し、これを用いて放電容量を算出する。

算出部４で算出された充電容量，放電容量の情報は、その時点におけるバッテリ１１の実際の充放電能力を表すパラメータとして記録，保存される。測定制御を実施する主体がバッテリ制御装置２９である場合には、測定結果がバッテリ制御装置２９内の不揮発メモリに記録，保存され、以後の充電率SOCや健全度SOHの算出に利用される。一方、測定制御を実施する主体が測定装置３０やノートパソコン３１である場合には、測定結果がディスプレイに表示されるとともにバッテリ制御装置２９に出力され、その情報がバッテリ制御装置２９内の不揮発メモリに記録，保存される。

なお、バッテリ１１の充電率SOCの値は、上記の充電容量（又は放電容量）に対するその時点の電池残量の百分率として算出される。電池残量は、上記の充電容量（又は放電容量）から電力消費量を随時減算することで算出される。また、車両１０の航続可能距離は、その時点の電池残量に電費（単位電力量で車両が走行する距離の平均値）を乗算することで算出される。したがって、充電容量及び放電容量の算出精度を向上させることで、充電率SOC，健全度SOH，航続可能距離などの推定精度も向上する。

［３．フローチャート］
図５は、測定制御の具体的な実行手順を例示するフローチャートである。このフローでは、充電前の放電完了間際において、空調用温水ヒータ１９の駆動デューティ比を小さくすることで消費電力が削減される。まず、車両１０とコンセント２７との間に充電ケーブル２６が接続され、かつ、バッテリ制御装置２９に測定装置３０が接続されたことが検知，確認されると（ステップＡ１）、バッテリ制御装置２９，測定装置３０，ノートパソコン３１のいずれかにおいて測定プログラム１が実行され、測定制御が開始される。測定制御では、外部充電を開始する前に一旦、バッテリ１１を空状態にすべく、空調用温水ヒータ１９の作動状態が制御される。

すなわち、バッテリ１１からの放電が開始され、バッテリ１１の電力で空調用温水ヒータ１９がほぼ最大出力で駆動される（ステップＡ２）。このとき、空調用温水ヒータ１９の駆動デューティ比は、例えば90〜100％となるように制御される。また、放電中における電流，電圧，電池温度などの情報が取得され、これらの情報に基づいてバッテリ１１の電池残量が１セグメント相当量未満になったか否かが判定される（ステップＡ３）。

バッテリ１１の電池残量が１セグメント相当量未満になると、制御部３において空調用温水ヒータ１９の駆動デューティ比が小さな値に変更され（ステップＡ４）、空調用温水ヒータ１９が低出力で駆動される（ステップＡ５）。空調用温水ヒータ１９は、少なくともステップＡ２よりも小さな駆動デューティ比で制御される。また、駆動デューティ比の値は、バッテリ１１が空状態となるまで一定に保持される（ステップＡ６）。このように、充電前の放電完了間際において、空調用温水ヒータ１９の消費電力を減少させつつ一定に保持することで、バッテリ電圧の低下速度も小さく一定の値となる。これにより、揺り戻し量Rが小さくなり、かつ、その変動が抑制される。

その後、電池残量がゼロになり、バッテリ１１が空状態になると、バッテリ１１の外部充電が開始される（ステップＡ７）。充電中には、電流，電圧，電池温度などの情報が取得され（ステップＡ８）、これらの情報に基づいてバッテリ１１が満充電状態になったか否かが判定される（ステップＡ９）。バッテリ１１が満充電状態になると、充電中における電流の時間積分値に相当する充電容量が算出されるとともに、充電容量に基づいて放電容量が算出される（ステップＡ１０）。

ステップＡ５の制御によりバッテリ電圧の揺り戻し量Rが小さく、かつ、安定した値になることから、充電容量，放電容量の算出精度が向上し、実際の充電容量，放電容量に極めて近い容量値が高精度に把握される。その後、測定結果（充電容量，放電容量）が測定装置３０やノートパソコン３１のディスプレイに表示されるとともに、バッテリ制御装置２９内の不揮発メモリに記録，保存され（ステップＡ１１）、測定制御が終了する。

図６に示すフローチャートは、充電前の放電完了間際において、バッテリ１１の放電電流値を小さくする制御を実施するものであり、図５のステップＡ４のみを変更したものである。放電電流値を小さく一定の値にすることで（ステップＢ４）、空調用温水ヒータ１９の消費電力が小さく一定の値となり、バッテリ電圧の低下速度も同じく小さく一定の値となる。これにより、揺り戻し量Rが小さくなり、かつ、その変動が抑制される。したがって、充電容量，放電容量の算出精度が向上し、実際の充電容量，放電容量に極めて近い容量値が高精度に把握される。

［４．効果］
（１）上記の測定プログラム１により実施される測定制御では、車載のバッテリ１１が空状態になる直前に空調用温水ヒータ１９の消費電力が減少し、かつ、一定に保持される。このような制御により、図３（Ｄ）に示すように、バッテリ電圧の揺り戻し量Rを小さくしつつ揺り戻し量Rの変動を抑えて一定にすることができる。したがって、その後の充電時に測定される電池容量の算出精度を高めることができる。また、空調用温水ヒータ１９の消費電力を減少させることで、温水の過剰な昇温や蒸発の発生を抑制することができ、空調用温水ヒータ１９の破損を防止することができる。また、空調用温水ヒータ１９をバッテリ１１が空状態になる直前までは高出力で駆動させるため、バッテリ１１を空状態まで放電するのに要する時間を、無駄に長くすることがない。したがって、比較的短時間で効率的に測定制御を完了させることができる。

（２）消費電力を減少させるための手法として、空調用温水ヒータ１９の駆動デューティ比を小さくする手法（第一の手法）を採用した場合には、空調用温水ヒータ１９が制御対象となるため、バッテリ１１の放電状態を積極的に変更する必要がなくなり、容易に実装することができるというメリットが生じる。また、バッテリ１１に放電電流値を変更する機能が搭載されていない場合であっても、空調用温水ヒータ１９の消費電力を減少させることができる。

（３）駆動デューティ比の値は、電池残量が所定値未満になってからバッテリ１１が空状態になるまで保持されるため、バッテリ電圧が下限電圧に達するまでの電圧低下速度を安定させることができる。例えば、図３（Ｄ）に示すように、バッテリ電圧の減少勾配ΔＶを一定にすることができる。したがって、充電容量の算出精度を向上させることができ、延いては放電容量の算出精度をも向上させることができる。
（４）また、図４（Ａ）に示すように、外気温が低いほど駆動デューティ比を小さく設定することで、バッテリ１１の内部抵抗値の上昇による減少勾配ΔＶの増大を防止することができ、減少勾配ΔＶを一定にすることができる。したがって、充電容量，放電容量の算出精度を向上させることができる。

（５）消費電力を減少させるための手法として、バッテリ１１の放電電流値を小さくする手法（第二の手法）を採用した場合には、バッテリ１１が制御対象となるため、空調用温水ヒータ１９の作動状態を積極的に変更する必要がなくなり、容易に実装することができるというメリットが生じる。また、空調用温水ヒータ１９に駆動デューティ比を変更する機能が搭載されていない場合であっても、空調用温水ヒータ１９の消費電力を減少させることができる。

（６）放電電流値の値は、電池残量が所定値未満になってからバッテリ１１が空状態になるまで保持されるため、バッテリ電圧が下限電圧に達するまでの電圧低下速度を安定させることができる。例えば、図３（Ｄ）に示すように、バッテリ電圧の減少勾配ΔＶを一定にすることができる。したがって、充電容量の算出精度を向上させることができ、延いては放電容量の算出精度をも向上させることができる。
（７）また、図４（Ｂ）に示すように、電池温度が低いほど放電電流値を小さく設定することで、バッテリ１１の内部抵抗値の上昇による減少勾配ΔＶの増大を防止することができ、減少勾配ΔＶを一定にすることができる。したがって、充電容量，放電容量の算出精度を向上させることができる。

（８）上記の測定制御では、バッテリ１１の健全度SOHと充電容量とに基づいて放電容量が算出される。例えば、図４（Ｃ）に示すように、バッテリ１１の健全度SOHが低いほど小さい値の変換係数が設定され、変換係数が小さいほど、充電容量に対する放電容量の割合も小さいものと推定される。このように、充電前の放電状態に見合った充電容量と健全度SOHとを参照することで、バッテリ１１の劣化により変化する充電容量と放電容量との差を補正することができ、放電容量の算出精度を向上させることができる。

［５．変形例］
上記の測定制御は、車両１０の外部給電設備による充電時だけでなく、ジェネレータ１３で発生する発電電力を利用した充電時に実施することも可能である。少なくとも、車載のバッテリ１１を空状態まで放電させてから満充電状態まで充電する制御が実施可能な車両１０であれば、上記の測定制御を実施することができ、上記の測定制御に由来する作用，効果を奏するものとなる。

上記の測定制御では、バッテリ１１を充電する際の残留電力を空調用温水ヒータ１９で消費させる制御について説明したが、空調用温水ヒータ１９に代えて、あるいは加えて、空調用コンプレッサ１８や変圧器１６などの車載装置を使用してもよい。少なくとも消費電力が調整可能な車載装置であって、バッテリ回路２０に介装された車載装置を用いることができれば、上述の実施形態と同様の効果を奏する制御を実施することができる。

上述の実施形態では、外気温に応じて駆動デューティ比を設定する手法を説明したが、外気温に代えて、あるいは加えて、電池温度や外気圧，バッテリ１１のケース内湿度，個々のセル温度，バッテリ１１の累積使用時間，充放電回数などのパラメータを用いて駆動デューティ比を設定してもよい。放電電流値の設定に関しても同様である。これらのパラメータを用いることで、車両１０の充放電中における環境条件や、バッテリ１１の使用履歴に応じた電池容量を測定することが可能となり、電池容量の算出精度をさらに向上させることができる。

上述の実施形態では、ヒータ３３に供給される電流をPWM方式で変調するコントローラ３２を例示したが、変調方式はこれに限定されない。例えば、PAM（Pulse Amplitude Modulation）方式や、PPM（Pulse Position Modulation）方式で電流を制御するコントローラを用いてもよい。少なくとも、ヒータ３３の駆動デューティ比を制御するものであれば、任意のコントローラ，電子回路，半導体装置を適用することができる。

１ 測定プログラム（バッテリ容量測定プログラム）
２ 計測部（計測手段）
３ 制御部（制御手段）
４ 算出部（算出手段）
１０ 車両
１１ バッテリ（駆動用バッテリ）
１５ インバータ
１６ 変圧器（DC-DCコンバータ）
１７ 充電器（OBC）
１８ 空調用コンプレッサ
１９ 空調用温水ヒータ
２９ バッテリ制御装置
３０ 測定装置（MUT）
３１ ノートパソコン
３２ コントローラ
３３ ヒータ
４１ 制御回路
４２ 組電池

Claims (9)

1. 車載のバッテリを空状態まで放電させてから満充電状態まで充電する際に、前記バッテリの電池容量を測定するバッテリ容量測定装置において、
   前記バッテリに接続された車載装置の作動状態を制御する制御部と、
   前記バッテリの電池残量を計測する計測部と、を備え、
   前記制御部は、前記バッテリの放電中に前記電池残量が所定値未満まで低下したときに、前記電池残量が前記所定値以上のときよりも前記車載装置の消費電力を減少させて一定に保持する
   ことを特徴とする、バッテリ容量測定装置。
2. 前記制御部は、前記車載装置の駆動デューティ比を小さく設定することで、前記消費電力を減少させる
   ことを特徴とする、請求項１記載のバッテリ容量測定装置。
3. 前記制御部は、前記電池残量が前記所定値未満に低下してからゼロになるまで、前記駆動デューティ比を一定に保持する
   ことを特徴とする、請求項２記載のバッテリ容量測定装置。
4. 前記制御部は、前記バッテリの放電中における外気温が低いほど、前記駆動デューティ比を小さく設定する
   ことを特徴とする、請求項２又は３記載のバッテリ容量測定装置。
5. 前記制御部は、前記バッテリの放電電流値を小さく設定することで、前記消費電力を減少させる
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリ容量測定装置。
6. 前記制御部は、前記電池残量が前記所定値未満に低下してからゼロになるまで、前記バッテリの放電電流値を一定に保持する
   ことを特徴とする、請求項５記載のバッテリ容量測定装置。
7. 前記制御部は、前記バッテリの放電中における電池温度が低いほど、前記放電電流値を小さく設定する
   ことを特徴とする、請求項５又は６記載のバッテリ容量測定装置。
8. 前記バッテリを空状態から満充電状態まで充電したときの電流積算値に基づき、前記バッテリの充電容量を算出する算出部を備え、
   前記算出部が、前記充電容量と前記バッテリの新品時充電容量とに基づき前記バッテリの健全度を算出するとともに、前記充電容量と前記健全度とに基づき前記バッテリの放電容量を算出する
   ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のバッテリ容量測定装置。
9. 車載のバッテリを空状態まで放電させてから満充電状態まで充電する際に、前記バッテリの電池容量を測定するバッテリ容量測定プログラムにおいて、
   前記バッテリに接続された車載装置の作動状態を制御する制御手段と、
   前記バッテリの電池残量を計測する計測手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
   前記制御手段は、前記バッテリの放電中に前記電池残量が所定値未満まで低下したときに、前記電池残量が前記所定値以上のときよりも前記車載装置の消費電力を減少させて一定に保持する
   ことを特徴とする、バッテリ容量測定プログラム。

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