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JPH08336202A - 電池状態判別装置 - Google Patents

電池状態判別装置

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JPH08336202A
JPH08336202A JP7138340A JP13834095A JPH08336202A JP H08336202 A JPH08336202 A JP H08336202A JP 7138340 A JP7138340 A JP 7138340A JP 13834095 A JP13834095 A JP 13834095A JP H08336202 A JPH08336202 A JP H08336202A
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battery
value
voltage
memory
internal resistance
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JP7138340A
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Naoki Kinoshita
直樹 木下
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
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Priority to US08/655,767 priority patent/US5703469A/en
Publication of JPH08336202A publication Critical patent/JPH08336202A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電気自動車に搭載されるバッテリ等、放電中
に、電流値・電圧値が頻繁に変化する電池の使用状態に
おいても電池のメモリ効果および（または）電池の（寿
命）劣化を検出することを可能とする。 【構成】電圧・電流検出器２１の検出値ＶＢ／ＩＢを電
池１５の放電過程の複数の時点で記憶部２４に記憶し、
回帰直線演算部２７により電池１５の内部抵抗値Ｒｃと
電池開放電圧（無負荷電圧、電池起電圧）Ｅｃを求める
ようにしている。このため、放電中に、電流値ＩＢ、電
圧値ＶＢが頻繁に変化する電池１５の使用状態において
も電池開放電圧Ｅｃの低下からメモリ効果を判別でき、
一方、内部抵抗値Ｒｃの上昇から電池１５の劣化を判別
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電気自動車等の電気
推進車両に動力源として搭載されるニッケルカドミウム
２次電池またはニッケル水素２次電池（nickel-metal h
ydride secondary battery）等の、いわゆるニッケル系
２次電池の状態を判別する電池状態判別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気推進車両の規定の出力は、バッテリ
電圧（以下、電池電圧ともいう。）がある一定の電圧以
上に保持されているときの出力として定義される。
【０００３】そして、図１０に示すように、電気推進車
両の規定の出力が確保できる一定の最小電圧を放電終止
電圧Ｖｄｅと設定した場合、放電開始後、バッテリ電圧
ＶＢが、その放電終止電圧Ｖｄｅまで下がったとき（Ｖ
Ｂ＝Ｖｄｅ）の放電容量Ｐの値Ｐ＝Ｐ０を使用可能な許
容放電容量としている。
【０００４】バッテリ電圧ＶＢが放電終止電圧Ｖｄｅに
なるまでは、電気推進車両の規定の出力が保持できる
が、これ以下の電圧では、規定の出力を保持することが
できなくなる。
【０００５】規定の出力を保持することができなくなっ
た場合の具体的に不都合な状態としては、バッテリ電圧
ＶＢが放電終止電圧Ｖｄｅ以下の状態になった場合にお
いて、例えば、運転者は、それまでの感覚でアクセルペ
ダルを踏んでいても加速性が悪くなったと感じ、また、
アクセルペダルをさらに踏み込んでも感覚に合った所望
の加速力が得られないという、いわゆる官能性低下の問
題が発生する。
【０００６】このように放電容量Ｐが増加して残存容量
が少ないときに、バッテリ電圧ＶＢが規定の放電終止電
圧Ｖｄｅより低下して官能性低下の問題が発生した場合
には、通常、バッテリの交換を行う必要がある。
【０００７】ところで、一般的に、バッテリ電圧ＶＢの
低下の原因として、経年変化によるバッテリの劣化を原
因とするものが知られている。この経年変化によるバッ
テリの劣化は、周知のように、バッテリの充放電を繰り
返すことでバッテリの内部抵抗値が徐々に高くなり、負
荷時にバッテリ電圧が低下する現象として現れる。
【０００８】また、経年変化以外の他のバッテリ電圧の
低下の原因として、ニッケル水素２次電池等のニッケル
極を正極とするアルカリ溶液を用いた、いわゆるニッケ
ル系２次電池においては、メモリ効果を原因とするもの
が知られている。メモリ効果は、放電深度（ＤＯＤ：de
pth of discharge）の浅い充放電サイクルを繰り返した
後、深い放電を行うと放電時の電圧が階段状に低下する
現象である。
【０００９】図１１は、メモリ効果の発生したバッテリ
の放電特性を、バッテリ電圧ＶＢ＝ＶＢ１の実線で示し
ている。図１１から分かるように、バッテリにメモリ効
果が現れた場合には、放電容量ＰがＰ＝Ｐ１の点でバッ
テリ電圧ＶＢ１が放電終止電圧Ｖｄｅよりも低下し、そ
の点以降の点では、電気推進車両の規定の出力が確保で
きなくなってしまう。結局、放電容量Ｐが許容放電容量
Ｐ０から許容放電容量Ｐ１に放電容量がΔＰだけ低下し
てしまうという、いわゆるバッテリの容量減が発生す
る。
【００１０】このメモリ効果の発生を防止する技術とし
て、バッテリの充電開始時に充電電流を供給する前に、
バッテリを一度ＤＯＤが約１００％になるまで放電した
後、すなわち、完全放電した後に充電を開始する、いわ
ゆるリコンディショニング処理が知られている（特開平
５−２２７６７１号公報参照）。このリコンディショニ
ング処理により、メモリ効果によりバッテリ電圧が階段
状に低下する現象を解消することができる。
【００１１】ところが、電気推進車両に搭載されるバッ
テリの容量は、例えば、２０ｋＷｈ程度と大容量であ
り、満充電（０％ＤＯＤ）後の実質的な使用域が５０％
ＤＯＤ程度であると仮定しても、残存容量（残存エネル
ギ）が１０ｋＷ程度となり、充電時に毎回リコンディシ
ョニング処理による放電を実施しようとすると、例え
ば、４ｋＷクラスの放電システムにより放電したとして
も２時間以上かかり、その分充電時間が延長されてしま
い、現実的でないという問題が発生する。しかも、単
に、放電すると仮定すると、その１０ｋＷの電力が無駄
になるという問題も現れる。
【００１２】したがって、特に、電気推進車両において
は、メモリ効果の発生を検出した時点でのみリコンディ
ショニング処理を実施するようにすれば効率的であると
いう知見が得られる。
【００１３】バッテリにおけるメモリ効果の発生を検出
する手法は、以下に示すように、種々提案されている。
【００１４】例えば、特開平５−７７７９０号公報に公
表されている技術は、バッテリが満充電とされた状態か
ら所定のバッテリ電圧に低下するまでの放電容量の積算
値を求め、この積算放電容量が、定格放電容量よりも小
さくなった場合に、メモリ効果が発生していると判定す
る技術である。図１１を用いて説明すれば、定格放電容
量を許容放電容量Ｐ０、定格放電容量よりも小さくなっ
た積算放電容量を放電容量Ｐ１と考えることと等価であ
る。
【００１５】また、特開平４−１８６１８０号公報に公
表されている技術は、放電時においてバッテリ電圧を一
定時間毎にサンプリングすることで、バッテリ電圧が２
度目に急降下する時点（図１１を用いて説明すれば、最
初に急降下する時点が時点ｔ１であり、２度目に急降下
する時点が時点ｔ２である。）をメモリ効果発生時点と
検出する技術である。
【００１６】さらに、特開平５−２６０６７４号公報に
公表されている技術は、放電時のバッテリ電圧特性曲線
の傾き値を算出し、放電を開始した後、一定時間内に２
度目の急傾斜が発生した場合（図１１を用いて説明すれ
ば、最初に急傾斜が発生する時点が時点ｔ１近傍であ
り、２度目に急傾斜が発生する時点が時点ｔ２近傍であ
る。）にメモリ効果が発生していると判定する技術であ
る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のメモ
リ効果の発生検出技術は、無線機や液晶ディスプレイあ
るいはバッテリチャージャに適用された技術であり、こ
れらの機器において、バッテリ電圧の変化は、比較的に
緩やかな変化、いわゆる静的な変化であるといえる。
【００１８】しかしながら、図１２に示す電気自動車の
市街地走行モードにおけるバッテリ電圧の変化特性から
理解されるように、電気推進車両においては、バッテリ
の放電電流値が、アクセルペダルの踏み加減、いわゆる
アクセル開度に応じて常時大きく変動し、これに伴って
バッテリ電圧値も、いわゆる動的に変化するため、上述
の従来技術による静的な変化に基づいてメモリ効果を検
出する技術を適用してもメモリ効果を的確に検出するこ
とができないという問題がある。
【００１９】また、電気推進車両においては、そのよう
な動的変化状態においても、電池のメモリ効果による電
圧降下と電池の劣化に基づく電圧降下を区別して識別す
ることが要望されているが、これに応える技術は現在の
ところ提案されていない。
【００２０】この発明は、このような課題を考慮してな
されたものであり、放電中に、電流値・電圧値が頻繁に
変化する電池の使用状態においても電池のメモリ効果お
よび（または）電池の劣化を検出することを可能とする
電池状態検出装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】この発明は、例えば、図
１に示すように、電気推進車両１１に動力源として搭載
されるニッケル系２次電池１５の電池状態を判別する電
池状態判別装置において、電池の電圧値ＶＢを検出する
電圧センサ２１と、電池から負荷１２、１３に流れる電
流値ＩＢを検出する電流センサ２１と、電圧センサと電
流センサのそれぞれの検出値を電池の放電過程の複数の
時点で記憶するメモリ２４と、このメモリに記憶した検
出値に基づいて電池の内部抵抗値Ｒｃと電池の開放電圧
値Ｅｃを演算し、電池内部抵抗値に基づいて電池の劣化
を判別し、電池開放電圧値に基づいて前記電池のメモリ
効果を判別する処理手段２７、２８、２６とを備えるこ
とを特徴とする。
【００２２】また、この発明は、前記処理手段により前
記電池の劣化およびメモリ効果を判別したときに、前記
電池の劣化とメモリ効果のそれぞれの判別結果を表示す
る表示装置を備えることを特徴とする。
【００２３】さらに、この発明は、前記処理手段が、前
記メモリに記憶した検出値に基づき得られる回帰直線式
により前記電池内部抵抗値と前記電池開放電圧値とを求
めることを特徴とする。
【００２４】さらにまた、この発明は、電気推進車両に
動力源として搭載されるニッケル系２次電池の電池状態
を判別する電池状態判別装置において、前記電池の電圧
値を検出する電圧センサと、前記電池から負荷に流れる
電流値を検出する電流センサと、前記電圧センサと前記
電流センサのそれぞれの検出値を前記電池の放電過程の
複数の時点で記憶するメモリと、このメモリに記憶した
検出値に基づいて前記電池の内部抵抗値を演算し、この
電池内部抵抗値に基づいて前記電池の劣化を判別する処
理手段と、を備えることを特徴とする。この場合、前記
処理手段は、前記メモリに記憶した検出値に基づき得ら
れる回帰直線式により前記電池内部抵抗値を求めること
を特徴とする。
【００２５】さらにまた、この発明は、電気推進車両に
動力源として搭載されるニッケル系２次電池の電池状態
を判別する電池状態判別装置において、前記電池の電圧
値を検出する電圧センサと、前記電池から負荷に流れる
電流値を検出する電流センサと、前記電圧センサと前記
電流センサのそれぞれの検出値を前記電池の放電過程の
複数の時点で記憶するメモリと、このメモリに記憶した
検出値に基づいて前記電池の開放電圧値を演算し、この
電池開放電圧値に基づいて前記電池のメモリ効果を判別
する処理手段とを備えることを特徴とする。この場合、
前記処理手段は、前記メモリに記憶した検出値に基づき
得られる回帰直線式により前記電池開放電圧値を求める
ことを特徴とする。
【００２６】
【作用】この発明によれば、電圧センサと電流センサの
それぞれの検出値を電池の放電過程の複数の時点でメモ
リに記憶し、処理手段により、このメモリに記憶した検
出値に基づいて電池の内部抵抗値と開放電圧値を演算し
ているので、演算結果の電池内部抵抗値に基づいて電池
の劣化を判別でき、演算結果の電池開放電圧値に基づい
て電池のメモリ効果を判別できる。
【００２７】また、この発明によれば、処理手段により
電池の劣化およびメモリ効果を判別したときに、それぞ
れの判別結果を表示装置に表示するようにしているの
で、電池劣化およびメモリ効果の判別時点を視認するこ
とが容易である。
【００２８】さらに、この発明によれば、メモリに記憶
した検出値に基づき得られる回帰直線式により電池内部
抵抗値と前記電池開放電圧値とを処理手段により求める
ようにしているので、放電中に、電流値・電圧値が頻繁
に変化する電池の使用状態においても電池のメモリ効果
と電池の劣化を回帰分析により検出することができる。
【００２９】さらにまた、この発明によれば、電圧セン
サと電流センサのそれぞれの検出値を電池の放電過程の
複数の時点でメモリに記憶し、処理手段により、このメ
モリに記憶した検出値に基づいて電池の内部抵抗値を演
算しているので、演算結果の電池内部抵抗値に基づいて
電池の劣化を判別することができる。この場合、処理手
段は、メモリに記憶した検出値に基づき得られる回帰直
線式により電池内部抵抗値を求めるようにしているの
で、放電中に、電流値・電圧値が頻繁に変化する電池の
使用状態においても電池のメモリ効果を回帰分析により
検出することができる。
【００３０】さらにまた、この発明によれば、電圧セン
サと電流センサのそれぞれの検出値を電池の放電過程の
複数の時点でメモリに記憶し、処理手段により、このメ
モリに記憶した検出値に基づいて電池の開放電圧値を演
算しているので、演算結果の電池開放電圧値に基づいて
電池のメモリ効果を判別することができる。この場合、
処理手段は、メモリに記憶した検出値に基づき得られる
回帰直線式により電池開放電圧値を求めるようにしてい
るので、放電中に、電流値・電圧値が頻繁に変化する電
池の使用状態においても電池のメモリ効果を回帰分析に
より検出することができる。
【００３１】
【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面を
参照して説明する。なお、以下に参照する図面におい
て、上記図１０〜図１２に示したものと対応するものに
は同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。ま
た、必要に応じて図１０〜図１２をも参照して説明す
る。
【００３２】図１は、この発明の一実施例が適用された
電気推進車両１１の構成を示している。
【００３３】電気推進車両１１は、走行用の駆動源であ
る３相交流モータ１２を有し、このモータ１２には、動
力源であるバッテリ（２次電池または単に電池ともい
う。）１５からインバータ回路１３を介して電力が供給
される。この場合、モータ１２の出力は、インバータ回
路１３のデューティ比を制御する走行制御手段であるＥ
ＣＵ（electronic control unit ）１６により制御され
る。ＥＣＵ１６の入力ポートには、アクセルペダル１７
の踏み込み長さに対応した電圧が供給され、その電圧に
応じてインバータ回路１３のデューティ比が制御され
る。ただし、デューティ比が制御されても、バッテリ電
圧ＶＢが図１０に示した放電終止電圧Ｖｄｅ以下の値に
なっている場合には、モータ１２は規定出力を発生する
ことができなくなる。
【００３４】ＥＣＵ１６は、例えば、マイクロコンピュ
ータで構成され、マイクロコンピュータは、周知のよう
に、中央処理装置（ＣＰＵ）に対応するマイクロプロセ
ッサ（ＭＰＵ）と、このマイクロプロセッサに接続され
る入出力装置としてのＡ／Ｄ変換回路やＤ／Ａ変換回
路、Ｉ／Ｏポート、システムプログラム等が書き込まれ
る読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、処理データを一時的
に保存等するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭであり、
書き込み読み出しメモリ）、タイマ回路および割り込み
処理回路等を１チップに集積したＬＳＩデバイスとして
提供される。
【００３５】電気推進車両１１に搭載されるバッテリ１
５としては、浅いＤＯＤで充放電を繰り返すと放電の初
期に電圧が急降下する現象、いわゆるメモリ効果を有す
るが、小型で高出力、高容量のニッケル水素２次電池を
用いる。この図１に示したバッテリ１５は、公称値１２
Ｖの単電池が、例えば、２０個直列接続された組電池の
構成になっている。
【００３６】バッテリ１５の端子間電圧とインバータ回
路１３に供給される電流（電流値ともいう。）ＩＢが電
圧・電流検出器（電流センサと電圧センサ）２１で検出
され、この電圧・電流検出器２１から単電池当たりの電
圧値（データともいう。）ＶＢと電流値（データともい
う。）ＩＢが出力される。単電池当たりの電圧値ＶＢ
は、バッテリ１５の端子間電圧を単電池の数で割った値
である。
【００３７】バッテリ１５の温度（温度値または温度デ
ータという。）ＴＢがバッテリ温度検出器２２で検出さ
れ出力される。なお、この実施例において、実際上、検
出器２２は、アナログ信号の検出部（電圧計と電流計と
温度計）と、検出部の電気的アナログ信号をデジタルデ
ータに変換するＡ／Ｄ変換器とを含む。
【００３８】これらの電圧値ＶＢと電流値ＩＢとは、マ
イクロコンピュータで構成される特性監視部２０中の記
憶部（メモリ）２４に供給され、電流値ＩＢは、放電電
流量積算部２５に供給される。半導体ＲＡＭ等で構成さ
れる記憶部２４には、一定時間（この実施例では、１
秒）毎に電圧値ＶＢと電流値ＩＢとが連続的に記憶され
る。なお、特性監視部２０は、ＥＣＵ１６と兼用しても
よい。
【００３９】放電電流量積算部２５は、電流値ＩＢと時
間Δｈ（これも、例えば、１秒毎）の乗算値ＩＢ×Δｈ
の積算値Σ（ＩＢ×Δｈ）、すなわち放電容量Ｐを出力
し、電池開放電圧判定部２６の一方の入力に供給する。
なお、電池開放電圧Ｅｃは、電池１５の等価回路を抵抗
器と理想電池と考えた場合の、理想電池の端子間電圧を
いい、電池起電圧ともいう。
【００４０】記憶部２４から読み出された電圧値ＶＢと
電流値ＩＢの所定個数のデータ群から、回帰直線演算部
２７において回帰直線（後述する）が演算され、その回
帰直線から導かれる電池開放電圧Ｅｃが電池開放電圧判
定部２６に供給されるとともに、回帰直線から導かれる
内部抵抗値Ｒｃが内部抵抗値判定部２８の一方の入力に
供給される。
【００４１】内部抵抗値判定部２８の他方の入力にはバ
ッテリ温度値ＴＢが供給される。そして、内部抵抗値判
定部２８の判定結果に応じて、表示部３０を構成するバ
ッテリ劣化警告灯３１が点灯制御される。また、電池開
放電圧判定部２６の出力によりメモリ効果警告等３２が
点灯制御される。
【００４２】次に、図１例の動作を図２に示すフローチ
ャートを参照しながら説明する。
【００４３】まず、バッテリ１５からインバータ回路１
３を通じてモータ１２へ電流ＩＢの供給が開始されると
（ステップＳ１）、記憶部２４を構成するメモリの記憶
値が消去される（ステップＳ２）。この場合、記憶部２
４のメモリアドレスをパラメータＪで表すとき、電流Ｉ
ＢのメモリデータＩ（Ｊ）｛Ｉ（Ｊ）＝Ｉ（０），Ｉ
（１），……，Ｉ（Ｊｌｉｍ）｝と電圧ＶＢのメモリデ
ータＶ（Ｊ）｛Ｖ（Ｊ）＝Ｖ（０），Ｖ（１），……，
Ｖ（Ｊｌｉｍ）｝の全てがゼロ値にクリアされるととも
に、パラメータＪがＪ←０とされる。パラメータＪの値
は、０，１，……，Ｊｌｉｍをとる。
【００４４】バッテリ１５の放電状態において、一定時
間間隔Δｈ、具体的には、例えば、１秒毎に電圧・電流
検出器２１によって得られたデータＶＢとデータＩＢと
が、メモリデータである電流値Ｉ（ｊ）＝Ｉ（０）、電
圧値Ｖ（ｊ）＝Ｖ（０）として記憶部２４に記憶される
（ステップＳ３）。
【００４５】これと同時に、放電電流量積算部２５にお
いて、放電電流の積算値、すなわち放電容量（アンペア
・アワー）Ｐが次の（１）式に示すように計算され、電
池開放電圧判定部２６に供給される（ステップＳ４）。
【００４６】 Ｐ←Ｐ＋Ｉ（ｊ）×Δｈ …（１） 次に、（１）式で計算した放電容量Ｐが、予め定めた放
電容量Ｐｍａｘを超えているかどうかを判断する（ステ
ップＳ５）。放電容量Ｐｍａｘは、例えば、ＤＯＤが９
０％の放電容量に設定される。
【００４７】ステップＳ５の判断が成立した場合には、
過放電警告処理を行い（ステップＳ６）、使用者からの
使用停止命令の待機状態に入り終了する。なお、過放電
警告処理は、例えば、燃料計の針の振れをエンプティ
（Ｅ）位置側にする処理であり、表示灯、音声またはブ
ザー等で知らせるようにしてもよい。
【００４８】次に、１秒経過後に、パラメータｊを１だ
け増加させ、ｊ←ｊ＋１とし（ステップＳ７）、次い
で、メモリデータＩ（ｊ）、Ｖ（ｊ）の数が、設定値
（Ｊｌｉｍ）になったかどうかを判定し（ステップＳ
８）、ステップＳ２〜Ｓ８を繰り返して設定値（Ｊｌｉ
ｍ）になるまで、メモリデータＩ（ｊ）、Ｖ（ｊ）を取
得する。
【００４９】ステップＳ８の判断が成立した時点で、図
３に示すように、インバータ回路１３とモータ１２から
構成される負荷３５に供給される電流をＸ、端子間電圧
をＹ（実際の計算では、単電池当たりの端子間電圧）と
定義したときの回帰直線を求める。ここで、図３におい
て、バッテリ１５は、理想電圧である開放電圧（無負荷
電圧、起電圧）をＥｃ（Ｅｃは開放電圧値ともい
う。）、バッテリ１５の内部抵抗値をＲｃ（ここでは、
単電池当たりの内部抵抗値）で表している。なお、実際
上、バッテリ１５の負荷３５としては、電動コンプレッ
サで構成される空気調和装置も含まれる。
【００５０】図３において、電圧Ｙ、電流Ｘ、内部抵抗
値Ｒｃ、および開放電圧Ｅｃの関係式は、（２）式のよ
うに得られる。
【００５１】 Ｙ＝Ｅｃ−Ｒｃ・Ｘ ＝−Ｒｃ・Ｘ＋Ｅｃ …（２） 図４は、メモリデータ｛Ｉ（ｊ），Ｖ（ｊ）｝と関係式
Ｙ（電圧Ｙ）の関係を表している。すなわち、メモリデ
ータ｛Ｉ（ｊ），Ｖ（ｊ）｝に対して関係式Ｙを回帰分
析により求める。回帰分析によれば、関係式Ｙの傾きで
ある内部抵抗値Ｒｃは、（３）式で求められ、関係式Ｙ
のＹ軸切片である開放電圧値Ｅｃは（４）式で求められ
る。なお、この実施例において、メモリデータ｛Ｉ
（ｊ），Ｖ（ｊ）｝は、１秒毎にサンプリングして、こ
れを１分間連続して取得した時の６０組のデータであ
る。この６０組のデータ群に基づいて回帰分析を行うよ
うにしている。
【００５２】 Ｒｃ＝−｛Ｊｌｉｍ×ΣＩ（ｊ）・Ｖ（ｊ）｝ ÷｛Ｊｌｉｍ×ΣＩ（ｊ）2 −（ΣＩ（ｊ））2 ｝ …（３） Ｅｃ＝｛ΣＩ（ｊ）2 ×ΣＶ（ｊ）−Σ（ｊ）×ΣＩ（ｊ）・Ｖ（ｊ）｝ ÷｛Ｊｌｉｍ×ΣＩ（ｊ）2 −（ΣＩ（ｊ））2 ｝ …（４） 次に、ステップＳ４で計算してある現在の放電容量Ｐが
比較的に深いＤＯＤ、例えばＤＯＤ＝８０％程度に対応
する所定の放電容量Ｐｌｉｍに達しているかどうかを判
定する（ステップＳ１０）。
【００５３】現在の放電容量Ｐがその所定の放電容量Ｐ
ｌｉｍに達していない場合、言い換えれば、比較的に浅
いＤＯＤ状態にある場合には（ステップＳ１０：ＹＥ
Ｓ）、内部抵抗値Ｒｃの値はＤＯＤの値によらずに一定
であるので、ステップＳ１５以降のバッテリ１５の劣化
検出処理に移る。一方、所定の放電容量Ｐｌｉｍに達し
ている深いＤＯＤ状態にある場合には、内部抵抗値Ｒｃ
が急激に増加するので劣化判定を行うことができない
（ステップＳ１０：ＮＯ）。そこで、ステップＳ１１以
降のバッテリ１５のメモリ効果の検出処理に移る。
【００５４】バッテリ１５の劣化検出処理では、バッテ
リ温度検出器２２によって検出されたバッテリ温度ＴＢ
を内部抵抗値判定部２８に取り込む（ステップＳ１
１）。
【００５５】次いで、バッテリ１５の新品時（劣化が始
まっていない時であり、未劣化時ともいう。）において
予め作成した温度・未劣化時内部抵抗値テーブルを参照
して、バッテリ温度ＴＢのときの未劣化時内部抵抗値
（新品時内部抵抗値ともいう。）Ｒｎ（ＴＢ）を取り込
む（ステップＳ１２）。
【００５６】図５において、実線は、等価的に、温度・
未劣化時内部抵抗値テーブルＲｎ・ＴＢを表しており、
一点鎖線は、等価的に、温度・劣化時内部抵抗値テーブ
ルＲｐ・ＴＢを表している。この図５から、内部抵抗値
Ｒｃは、低温になるほど、また寿命劣化が進むほど大き
な値になることが分かる。この温度・未劣化時内部抵抗
値テーブルＲｎ・ＴＢは、内部抵抗値判定部２８中の図
示しない記憶手段であるＲＯＭ中に記憶されている。
【００５７】なお、図６は、複数のバッテリ１５につい
て、常温で測定した内部抵抗値Ｒｃと放電容量Ｐとの関
係を表しており、ＤＯＤが９０％程度以上の放電の末期
を除いて、内部抵抗値Ｒｃは、具体的には、未劣化時内
部抵抗値Ｒｎと劣化時内部抵抗値Ｒｐとは、いずれも放
電容量Ｐに依存せずにほぼ一定値であることが分かる。
【００５８】ステップＳ１２では、図５に示した温度・
未劣化時内部抵抗値テーブルＲｎ・ＴＢから、ステップ
Ｓ１１で測定したバッテリ温度ＴＢに対応する未劣化時
内部抵抗値Ｒｎ（ＴＢ）を取り込む。
【００５９】次に、現在の内部抵抗値Ｒｃと未劣化時内
部抵抗値Ｒｎ（ＴＢ）との差｛Ｒｃ−Ｒｎ（ＴＢ）｝を
とり、その差｛Ｒｃ−Ｒｎ（ＴＢ）｝が一定の基準抵抗
値Ｒｌｉｍを超えていないかどうかを判定する（ステッ
プＳ１３）。
【００６０】なお、基準抵抗値Ｒｌｉｍは、図５に示す
ように、当該バッテリ温度ＴＢにおける未劣化時内部抵
抗値Ｒｎと劣化時内部抵抗値Ｒｐの差として得られる。
この値は、温度にほとんど依存しない値であり、使用す
るバッテリ１５の仕様が決定すれば、一意に定めること
ができる。もちろん、より正確には、温度に応じて値を
変化させてもよい。
【００６１】ステップＳ１３の判定が成立した場合に
は、バッテリ１５の内部抵抗値Ｒｃが大きな値になって
いるので、バッテリ１５が劣化していると判断してバッ
テリ劣化警告灯３１を点灯させる（ステップＳ１４）。
【００６２】なお、バッテリ劣化の警告は、警告灯３１
の点灯に限らず、音声、ブザー等によってもよい。この
バッテリ劣化の警告は、ステップＳ１３が一度成立した
場合には、バッテリ１５を交換するまで継続するように
構成してもよい。なお、警告の継続のために電力を消費
しないように、警告灯は、ランプではなく、色表示を保
持するように電気・機械的に構成してもよい。
【００６３】一方、ステップＳ１０の判定が成立した場
合、すなわち、現在の放電容量Ｐが所定の放電容量Ｐｌ
ｉｍに達している比較的に深いＤＯＤ状態にある場合に
は、バッテリ１５のメモリ効果の検出処理に移る。な
お、この実施例において、ステップＳ１３の判定不成立
後、およびステップＳ１４のバッテリ劣化経過処理の後
にもメモリ効果の検出処理に移るようにしているが、こ
れらの場合には、ステップＳ２にもどるようにプログラ
ムを変更してもよい。
【００６４】ステップＳ１０の判定が成立した場合、予
め作成してある放電容量・正常時開放電圧テーブルを参
照して、メモリ効果の発生していない正常時のバッテリ
開放電圧Ｅｎ（Ｐ）を得る（ステップＳ１５）。
【００６５】図７において、２本の実線は、等価的に、
それぞれ、温度が−１０℃および＋７０℃ときのメモリ
効果が発生していない開放電圧Ｅｃ＝Ｅｎの放電容量・
正常時開放電圧テーブルＥｎ・Ｐを示しており、一点鎖
線は、メモリ効果が発生した場合の開放電圧Ｅｃ＝Ｅｍ
の放電容量・メモリ効果発生テーブルＥｍ・Ｐを表して
いる。放電容量・正常時開放電圧テーブルＥｎ・Ｐは、
電池開放電圧判定部２６中の図示しない記憶手段である
ＲＯＭ中に記憶されている。
【００６６】図７から、ステップＳ４で計算した放電容
量Ｐに対する正常時開放電圧Ｅｎの値は、電気推進車両
１１の使用温度範囲の−１０℃〜＋７０℃の間では、温
度の影響を受けないことが分かる。言い換えれば、メモ
リ効果の発生を検出する場合には、温度を考慮する必要
がない。この図７に示す放電容量・正常時開放電圧テー
ブルＥｎ・Ｐから、放電容量Ｐに対する正常時開放電圧
ＥｎがＥｎ＝Ｅｎ（Ｐ）として得られる。
【００６７】次に、この正常時の基準となるバッテリ開
放電圧Ｅｎ（Ｐ）と、ステップＳ９で計算した回帰分析
結果の現在のバッテリ開放電圧Ｅｃとの差｛Ｅ（Ｐ）−
Ｅｃ｝をとり、その差｛Ｅ（Ｐ）−Ｅｃ｝が一定の基準
電圧差Ｅｌｉｍを超えていないかどうかを判定する（ス
テップＳ１６）。なお、この場合の基準電圧差Ｅｌｉｍ
は、図７に示すように、バッテリ開放電圧Ｅｎ（Ｐ）と
メモリ効果の発生している開放電圧Ｅｍ（Ｐ）との差と
して得られる。実際には、少し余裕を見て決める。この
値も、上述の基準抵抗値Ｒｌｉｍと同様に温度にほとん
ど依存しない値である。
【００６８】図８は、温度ＴＢ＝２５℃において、公称
電圧値１２Ｖのニッケル水素２次電池の単電池をＤＯＤ
５０％で使用し、その後、満充電とし、これを６０サイ
クル繰り返した場合の開放電圧Ｅｃの測定値をプロット
したものであり、メモリ効果発生前の正常時の特性Ｅｎ
・Ｐとメモリ効果発生後の特性Ｅｍ・Ｐを表している。
例えば、ＤＯＤがＤＯＤ＝７０％のときをみた場合に、
正常時の開放電圧Ｅｎに対してメモリ効果発生時の開放
電圧Ｅｍが電圧降下分ΔＥｃだけ低下していることが分
かる。
【００６９】図９は、図８に示すＤＯＤがＤＯＤ＝７０
％のときの、サイクルテストの前後での回帰直線の計算
結果を表している。
【００７０】電流ＩＢがＩＢ＝０（Ａ）のときの電圧Ｖ
Ｂ（この値は、図３に示す電圧Ｙに対応する。）が開放
電圧Ｅｃであり、正常な場合には、Ｅｃ＝Ｅｎ＝１２．
７（Ｖ）、メモリ効果が発生している場合には、Ｅｃ＝
Ｅｍ＝１２．０（Ｖ）であることが算出される。電圧降
下分ΔＥｃは、ΔＥｃ＝０．７（Ｖ）と算出される。ま
た、内部抵抗値Ｒｃは、いずれの場合にも、Ｒｃ＝１６
（ｍΩ）であることが算出される。
【００７１】ステップＳ１６の判定が成立してバッテリ
１５のメモリ効果の発生が検出された場合には、メモリ
効果警告灯３２を点灯させる（ステップＳ１７）。な
お、メモリ効果の警告は、バッテリ劣化の警告と同様
に、警告灯３２の点灯に限らず、音声、ブザー等によっ
てもよい。このメモリ効果の警告もバッテリの劣化の警
告と同様に、一度発生した場合に、バッテリ１５の完全
放電を行うまで継続するようにしてもよい。なお、上述
したように、警告灯は、ランプではなく、色表示を保持
するように電気・機械的に構成してよいことはもちろん
である。
【００７２】メモリ効果の発生が検出されなかった場合
（ステップＳ１６：ＮＯ）またはメモリ効果の警告処理
を行った場合には、新たにバッテリ劣化の検出処理とメ
モリ効果発生検出処理を行うため、ステップＳ２にもど
り、上述の処理を繰り返す。なお、一度メモリ効果の警
告処理を行った場合には、メモリ効果の検出処理は、省
略してもよい。
【００７３】このように上述の実施例によれば、電圧Ｖ
Ｂと電流ＩＢの比較的高速サンプリング結果の記憶デー
タ群｛Ｉ（Ｊ），Ｖ（Ｊ）｝の回帰直線Ｙ（図４参照）
を、バッテリ１２の状態（放電容量Ｐと温度ＴＢ）から
一義的に算出しているので、、電圧ＶＢと電流ＩＢとが
頻繁に変動しても、温度ＴＢに依存する内部抵抗値Ｒｃ
とバッテリの開放電圧Ｅｃを容易に算出することができ
る。
【００７４】また、上述の実施例によれば、あるＤＯＤ
において算出した開放電圧Ｅｃを、予め求めてあるメモ
リ効果が発生していないときの基準となる正常時開放電
圧Ｅｎ（Ｐ）（図７参照）と比較することで｛Ｅｎ
（Ｐ）−Ｅｃ＞Ｅｌｉｍ｝、メモリ効果の発生を確実に
検出することができる。
【００７５】さらに、上述の実施例によれば、バッテリ
１５の劣化時には、バッテリ１５の内部抵抗値Ｒｃが上
昇する特性に着目し（図５参照）、回帰直線Ｙから求め
たバッテリ１５の内部抵抗値Ｒｃと、予め実験等により
求めてあるバッテリ温度ＴＢに対応した正常時の基準内
部抵抗値Ｒｎ（ＴＢ）と比較することで｛Ｒｃ−Ｒｎ
（ＴＢ）＞Ｒｌｉｍ｝、バッテリ１５の劣化を確実に検
出することができる。
【００７６】さらにまた、上述の実施例によれば、バッ
テリ劣化警告灯３１の点灯を視認することにより、ユー
ザがバッテリ１５の交換の必要性を適時に認識すること
ができる。
【００７７】さらにまた、ユーザは、メモリ効果警告灯
３２のみの点灯により、完全放電を行えば、バッテリ１
５の性能を回復すること、また、当該電気推進車両１１
の走行可能距離および最大加速力（出力）が低下してい
ることをも認識することができる。なお、メモリ効果警
告灯３２の点灯とともに、いわゆるヘルプ機能により、
メモリ効果発生に伴うこれらの指示または内容をディス
プレイ上に表示するようにすることもできる。
【００７８】さらにまた、上述の実施例によれば、バッ
テリ１５の性能の低下を、バッテリ１５の（寿命）劣化
による低下と、メモリ効果の発生による低下とを分離し
て、しかも同時に検出することができるという効果が達
成される。この場合、バッテリ１５の劣化による場合に
は、完全放電を行っても所期の性能が回復しない。した
がって、メモリ効果が発生した場合にのみ、完全放電に
よるリコンディショニング処理を行うことで、バッテリ
１５の性能を保証するとともに、不要な放電を行ってし
まうことに基づくエネルギの損失の発生、余分な作業時
間の発生を解消することができる。すなわち、バッテリ
１５の劣化とメモリ効果の発生とを区別することができ
ない従来の技術に比較して、このような利点が挙げられ
る。
【００７９】なお、この発明は上述の実施例に限らず、
例えば、電気推進車両としてオートバイ、トラック等に
適用する等、この発明の要旨を逸脱することなく種々の
構成を採り得ることはもちろんである。
【００８０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電圧センサと電流センサのそれぞれの検出値を電池
の放電過程の複数の時点でメモリに記憶し、処理手段に
より、このメモリに記憶した検出値に基づいて電池の内
部抵抗値および（または）開放電圧値を演算しているの
で、演算結果の電池内部抵抗値に基づいて電池の劣化を
判別でき、また、演算結果の電池開放電圧値に基づいて
電池のメモリ効果を判別できるという効果が達成され
る。
【００８１】また、この発明によれば、処理手段により
電池の劣化およびメモリ効果を判別したときに、それぞ
れの判別結果を表示装置に表示するようにしているの
で、電池劣化およびメモリ効果の判別時点を正確に視認
することができるという効果が達成される。
【００８２】さらに、この発明によれば、メモリに記憶
した検出値に基づき得られる回帰直線式により電池内部
抵抗値と電池開放電圧値とを処理手段により求めるよう
にしているので、放電中に、電流値・電圧値が頻繁に変
化する電池の使用状態においても電池のメモリ効果およ
び（または）電池の劣化を回帰分析により検出すること
ができるという効果が達成される。この発明は、特に、
アクセルペダルの踏み加減によりバッテリから出力され
る電流が頻繁に変化する電気推進車両等に適用して好適
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例が適用される電気推進車両
の基本的な構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施例の動作説明に供されるフロ
ーチャートである。
【図３】電池の等価回路と負荷との関係説明に供される
回路図である。
【図４】回帰直線の説明に供される図である。
【図５】バッテリ温度に対する内部抵抗値の変化特性を
示す図である。
【図６】放電容量に対する内部抵抗値の変化特性を示す
図である。
【図７】放電容量に対する電池開放電圧の変化特性を示
す図である。
【図８】放電深度５０％で６０サイクル充放電を繰り返
した前後における放電容量に対する電池開放電圧の変化
特性を示す図である。
【図９】図８において、放電深度７０％の点における回
帰直線の計算結果を示す図である。
【図１０】一般的に、バッテリが正常時の場合の放電特
性を示す図である。
【図１１】メモリ効果が発生した場合の放電特性を示す
図である。
【図１２】電気推進車両の市街化走行時におけるバッテ
リ電圧の変化特性を示す図である。
【符号の説明】
１１…電気推進車両 １２…モータ １３…インバータ回路 １５…バッテリ １６…ＥＣＵ １７…アクセルペ
ダル ２０…特性監視部 ２１…電圧・電流
検出器 ２２…バッテリ温度検出器 ２４…記憶部 ２６…電池開放電圧判定部 ２７…回帰直線演
算部 ２８…内部抵抗値判定部 ３０…表示部 ３１…バッテリ劣化警告灯 ３２…メモリ効果
警告灯 ＩＢ…バッテリ電流 ＶＢ…バッテリ電
圧 Ｐ…放電容量（放電電流の積算値） Ｊ…メモリアドレ
ス（パラメータ） Ｉ（Ｊ）…電流ＩＢのメモリデータ Ｖ（Ｊ）…電圧Ｖ
Ｂのメモリデータ Ｅｃ…バッテリの開放電圧 Ｅｍ…メモリ効果
発生時の開放電圧 Ｅｎ…正常時（メモリ効果が発生していない時）の開放
電圧 Ｒｃ…バッテリの内部抵抗値 Ｒｎ…未劣化時内
部抵抗値 Ｒｐ…劣化時内部抵抗値 ＤＯＤ…放電深度

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電気推進車両に動力源として搭載されるニ
    ッケル系２次電池の電池状態を判別する電池状態判別装
    置において、 前記電池の電圧値を検出する電圧センサと、 前記電池から負荷に流れる電流値を検出する電流センサ
    と、 前記電圧センサと前記電流センサのそれぞれの検出値を
    前記電池の放電過程の複数の時点で記憶するメモリと、 このメモリに記憶した検出値に基づいて前記電池の内部
    抵抗値と前記電池の開放電圧値を演算し、前記電池内部
    抵抗値に基づいて前記電池の劣化を判別し、前記電池開
    放電圧値に基づいて前記電池のメモリ効果を判別する処
    理手段と、 を備えることを特徴とする電池状態判別装置。
  2. 【請求項２】前記処理手段により前記電池の劣化および
    メモリ効果を判別したときに、前記電池の劣化とメモリ
    効果のそれぞれの判別結果を表示する表示装置を備える
    ことを特徴とする請求項１記載の電池状態判別装置。
  3. 【請求項３】前記処理手段は、前記メモリに記憶した検
    出値に基づき得られる回帰直線式により前記電池内部抵
    抗値と前記電池開放電圧値とを求めることを特徴とする
    請求項１または２記載の電池状態判別装置。
  4. 【請求項４】電気推進車両に動力源として搭載されるニ
    ッケル系２次電池の電池状態を判別する電池状態判別装
    置において、 前記電池の電圧値を検出する電圧センサと、 前記電池から負荷に流れる電流値を検出する電流センサ
    と、 前記電圧センサと前記電流センサのそれぞれの検出値を
    前記電池の放電過程の複数の時点で記憶するメモリと、 このメモリに記憶した検出値に基づいて前記電池の内部
    抵抗値を演算し、この電池内部抵抗値に基づいて前記電
    池の劣化を判別する処理手段と、 を備えることを特徴とする電池状態判別装置。
  5. 【請求項５】前記処理手段は、前記メモリに記憶した検
    出値に基づき得られる回帰直線式により前記電池内部抵
    抗値を求めることを特徴とする請求項４記載の電池状態
    判別装置。
  6. 【請求項６】電気推進車両に動力源として搭載されるニ
    ッケル系２次電池の電池状態を判別する電池状態判別装
    置において、 前記電池の電圧値を検出する電圧センサと、 前記電池から負荷に流れる電流値を検出する電流センサ
    と、 前記電圧センサと前記電流センサのそれぞれの検出値を
    前記電池の放電過程の複数の時点で記憶するメモリと、 このメモリに記憶した検出値に基づいて前記電池の開放
    電圧値を演算し、この電池開放電圧値に基づいて前記電
    池のメモリ効果を判別する処理手段と、 を備えることを特徴とする電池状態判別装置。
  7. 【請求項７】前記処理手段は、前記メモリに記憶した検
    出値に基づき得られる回帰直線式により前記電池開放電
    圧値を求めることを特徴とする請求項６記載の電池状態
    判別装置。
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