JPH11289683A - ハイブリッド車両用電池の満充電の判定装置及び判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハイブリッド車両に用いられる電池が満充電
になったかどうかを精度よく判定する電池の満充電の判
定装置及び判定方法を提供する。 【解決手段】 電流計９０ｂは各電池８０に流れる電流
を測定する。各電圧計９０ａは各電池８０の端子電圧を
測定する。各温度センサ９０ｃは各電池８０の温度を検
出する。マイクロコンピュータ９０は、測定電流及び端
子電圧に基づき各電池８０の内部抵抗を算出し、測定電
流及び内部抵抗に基づき所定の期間における各電池８０
のその内部抵抗によるＩＲ損失を算出し、上記所定の期
間における検出温度の変化を算出し、この検出温度の変
化に対するＩＲ損失の比を所定閾値と比較して各電池８
０の満充電の有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、電池によ
る電動機の駆動でもってエンジンの動力を補助するハイ
ブリッド車両に採用するに適した電池の満充電の判定装
置及び判定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば、燃費向上等の目的のた
め、エンジンと電池によって駆動する電動機とを装備す
るハイブリッド自動車が注目を集めている。このハイブ
リッド自動車の走行制御では、電池は放電と充電を頻繁
に繰り返す。ここで、エンジンの燃費効率は、当該ハイ
ブリッド自動車の加速時等の高負荷運転時に低下するた
め、電池により駆動される電動機のパワーで当該ハイブ
リッド自動車の走行を補えば、高燃費効率の領域でのエ
ンジンの制御が可能となる。

【０００３】ところで、電池は一旦放電すると、次回の
放電を可能にするために電池の充電が必要となる。ま
た、電池を充電できるタイミングは、エンジンの高燃費
効率の運転を保っているとき、当該ハイブリッド自動車
の走行に大きなパワーを必要としないとき、及び、当該
ハイブリッド自動車の減速時などの走行エネルギーを回
生できるときに限られる。

【０００４】しかしながら、電池を充電する際には必ず
満充電になったかどうかを判定することで、電池の過充
電を防止する必要がある。これを怠ると電池の破損など
の電池の寿命を著しく損なうという不具合が生ずるから
である。従来、電池の満充電判定方法においては、第１
の方法として、電池の端子電圧で判定する方法が知られ
ている。この判定方法は、電池の充電中に端子電圧が一
定値以上にならないよう制御することで行うもので、通
常の自動車の補器用バッテリを充電するオルタネータを
代表とし、主に充電中の電圧変化が大きい鉛電池に対し
よく使われている。

【０００５】また、第２の判定方法としては、ニッケル
水素等のアルカリ系電池に対して、この電池の充電終了
時期における充電効率の低下により電池の温度が上昇す
ることを利用して判定する方法が一般的に使われてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記第１の
判定方法は、電池の充電中の充電電圧を固定し、当該電
池の満充電時の端子電圧の上昇を利用するものである
が、ハイブリッド自動車では、電池がエネルギーの回生
時に大電流で充電されることがある。このため、電池の
満充電以外にもその端子電圧が上昇することがある。

【０００７】ここで、電池が満充電に達しないときの回
生充電によるエネルギーは、できるだけ電池に蓄えてお
くことで燃費向上につながるため、上記第１の判定方法
は、ハイブリッド自動車には適用できないという問題が
ある。さらに、上記第１の判定方法は、充電中の電圧変
化が少なく、電池の満充電時にも端子電圧の上昇度合が
小さいＮｉ−ＭＨ電池などのアルカリ系電池には、適用
ができないという問題もある。

【０００８】また、ハイブリッド自動車のように、その
加速時には電池を放電し、その減速時には電池を充電す
るというように、電池に大きな充放電電流が頻繁に流れ
る場合には、電池の内部抵抗損失（ＩＲ損失）による発
熱が大きくなる。従って、上記第２の判定方法を適用す
ると、電池の温度の上昇はその満充電時の値に到達する
が、電池の過充電による発熱以外に、電池の内部抵抗損
失（ＩＲ損失）による発熱があった場合にも満充電にな
ったと誤判定する問題がある。

【０００９】本発明は、以上のようなことに対処するた
め、ハイブリッド車両に用いられる電池が満充電になっ
たかどうかを精度よく判定する電池の満充電の判定装置
及び判定方法を提供することを目的とする。かかる目的
の達成にあたり、本発明者は、電池の温度上昇の原因に
つき種々検討してみた。

【００１０】図１１にて示すグラフは、公称電圧１．２
Ｖ（公称容量６．５Ａｈ）の複数のニッケル水素電池
（例えば、２４０個のニッケル水素電池）を直列に接続
したものをハイブリッド自動車に搭載して走行した場合
に、当該複数のニッケル水素電池の充放電電力を当該ハ
イブリッド自動車の走行時間との関係でどのように変化
するかにつき示している。図１１において、縦軸の目盛
りが正のとき、複数のニッケル水素電池の放電に対応
し、縦軸の目盛りが負のとき、複数のニッケル水素電池
の充電に対応する。

【００１１】図１１のグラフによれば、複数のニッケル
水素電池の充放電電力が常に変化していることがわか
る。図１２にて示すグラフは、図１１におけるような複
数のニッケル水素電池の充放電電力の変化状態におい
て、複数のニッケル水素電池の充電状態が当該ハイブリ
ッド自動車の走行時間との関係でどのように変化するか
につき示す。

【００１２】今回の実験では、複数のニッケル水素電池
を実験の開始前にあらかじめ満充電まで充電しておいた
ので、当該ハイブリッド自動車の走行時間が０分の時の
複数のニッケル水素電池の充電状態は１００％である。
そして、このような状態を基準にして、複数のニッケル
水素電池に流れる電流を積算することでその充電状態を
算出してみた。

【００１３】図１２において、走行時間が約１１０分の
時点で、複数のニッケル水素電池の充電状態が１００％
（図１２にて符号Ｐ参照）に達しており、当該複数のニ
ッケル水素電池は満充電となっていることがわかる。図
１３は、図１２のグラフにて複数のニッケル水素電池の
うちの一つが満充電となっているときに、各ニッケル水
素電池の温度Ｔ及びこの温度Ｔの時間的変化率（ｄＴ／
ｄｔ）が当該ハイブリッド自動車の走行時間との関係で
どのように変化するかにつき示している。ここで、温度
Ｔと当該ハイブリッド自動車の走行時間との関係は、グ
ラフＱ１により示されており、温度Ｔの時間的変化率
（ｄＴ／ｄｔ）と当該ハイブリッド自動車の走行時間と
の関係は、グラフＱ２により示されている。

【００１４】なお、温度Ｔの時間的変化率（ｄＴ／ｄt
）は、１秒毎に測定した複数のニッケル水素電池の温
度を記憶して一分間毎に平均し、一分間の温度変化とし
て求めたものの一つで、上記計測温度Ｔに対応してい
る。図１３によれば、温度Ｔの時間的変化率（ｄＴ／ｄ
t ）は、５５分、１１０分、１６０分、２３０分の各時
点において大きくなっている。従って、複数のニッケル
水素電池の発熱が大きいことがわかる。

【００１５】しかしながら、図１２の複数のニッケル水
素電池の充電状態と比較してみると、複数のニッケル水
素電池の充電状態が１００％に達しているのは、１１０
分の時点だけである。従って、図１３によれば、温度Ｔ
の時間的変化率（ｄＴ／ｄt ）は、複数のニッケル水素
電池の充電状態が１００％に達したとき以外にも大きく
なることがあり、複数のニッケル水素電池の過充電状態
を正確に判定することができない。

【００１６】この根拠としては、当該ハイブリッド自動
車の走行中に複数のニッケル水素電池に大きな電流に基
づく充電（或いは放電）が起こると、複数のニッケル水
素電池のＩＲ損失による発熱が大きくなることが挙げら
れる。以上述べたことから、複数のニッケル水素電池の
満充電を正確に判定するためには、複数のニッケル水素
電池の温度上昇が当該複数のニッケル水素電池のＩＲ損
失による発熱に基づくものか、当該複数のニッケル水素
電池の過充電による発熱に基づくものかが精度よく区別
できればよいことがわかる。

【００１７】一般に、電池を空冷する場合のように冷却
速度が非常に遅くなるときには、放熱のエネルギーを無
視すると、発熱に消費される電力Ｗと電池温度Ｔとの間
には、以下の数１により示す関係がある。

【００１８】

【数１】ΔＴ∝∫Ｗｄｔ この数１の式の右辺の項は、ある期間の発熱電力Ｗを積
分したエネルギーを表し、その単位はＷｈ（ワットアワ
ー）である。また、ΔＴはある期間の電池温度変化であ
る。

【００１９】従って、次の数２の式が成立する。

【００２０】

【数２】ΔＴ／（∫Ｗｄｔ）≒Ｋ ここで、Ｋは定数である。この数２の式は、ある期間に
おける発熱エネルギーと電池温度変化との比が一定にな
ることを表す。

【００２１】次に、電池の発熱電力につき考えてみる。
電池の充電が過充電になり充電効率が低下すると、充電
の電力がすべて電池の発熱のために消費されるようにな
る。このため、電池の発熱電力は、次の数３の式により
求められるようになる。

【００２２】

【数３】 過充電時の発熱電力（Ｗ）＝端子電圧（Ｖ）×電流（Ａ） 一方、過充電になっていないときの電池の発熱は、ＩＲ
損失の電力によって発生し、その電力は次の数４の式に
より求められる。

【００２３】

【数４】 ＩＲ損失電力（Ｗ）＝ＩＲ損失電圧（Ｖ）×電流（Ａ） ＝電流（Ａ）×電流（Ａ）×内部抵抗（Ω） ここで、ＩＲ損失電力（Ｗ）は、充電の総電力、即ち、
過充電時の発熱電力（Ｗ）の一部である。従って、数３
及び数４の両式の間には、次の数５の不等式が成立す
る。

【００２４】

【数５】 ＩＲ損失電力（Ｗ）＜＜過充電時発熱電力（Ｗ） 従って、過充電状態に達しておらず、電池の発熱がＩＲ
損失によるものであれば、数２及び数４の両式から次の
数６の式が成立する。

【００２５】

【数６】ΔＴ／（∫電流（Ａ）×電流（Ａ）×内部抵抗
（Ω））ｄｔ＝Ｋ ところが、過充電状態に達すると、数６の式は成立しな
くなり、代わりに、数２及び数３の両式から次の数７の
式が成立することになる。

【００２６】

【数７】 ΔＴ／（∫端子電圧（Ｖ）×電流（Ａ））ｄｔ＝Ｋ このとき、数５の式から次の数８の式が得られる。

【００２７】

【数８】ΔＴ／（∫電流（Ａ）×電流（Ａ）×内部抵抗
（Ω））ｄｔ≫ΔＴ／（∫端子電圧（Ｖ）×電流
（Ａ））ｄｔ 即ち、ＩＲ損失電力を一定期間積分したエネルギーとそ
の間の温度変化の比は、過充電状態に達していないとき
は定数Ｋである一定値を示すが、過充電状態に達する
と、急激に大きな値をもつようになる。

【００２８】従って、数７の式の左辺の項を計算し、予
め閾値を設定しておけば、過充電状態に達したか否かを
判定できる。ここで、数５の式の関係は、対象とする電
池の内部抵抗の大きさ及び電池の冷却方法等の状況によ
り変化するため、過充電状態になったか否かを判定する
閾値も、対象電池や冷却環境により設定する必要があ
る。

【００２９】ちなみに、数６乃至数８の各式においてそ
の積分期間を明確にしてみると、数６乃至数８の各式
は、次の数９乃至数１１により置き換えることができ
る。ここで、単位時間ｔｏ当たりのＩＲ損失によるエネ
ルギ損失Ｗh （_to）は、次の数９の式により表される。

【００３０】

【数９】Ｗh （_to）＝∫_to（ＩＢ×ＩＢ×Ｒ）ｄt ここで、ＩＢは複数のニッケル水素電池の充放電電流を
示し、Ｒは複数のニッケル水素電池の内部抵抗を示す。
また、∫_toは、単位時間内の区間を積分することを意味
している。

【００３１】また、複数のニッケル水素電池の単位時間
当たりの温度変化ΔＴ（_to）は、次の数１０の式により
与えられる。

【００３２】

【数１０】ΔＴ（_to）＝（ＴＢ−Ｔ_to） ここで、ＴＢは複数のニッケル水素電池の現実の温度を
示し、Ｔ_toは、複数のニッケル水素電池の単位時間前の
温度を示す。従って、比率｛ΔＴ（_to）／Ｗh （_to）｝
は次の数１１の式により求められる。

【００３３】

【数１１】ΔＴ（_to）／Ｗh （_to）＝（ＴＢ−Ｔ_to）／
∫_to（ＩＢ×ＩＢ×Ｒ）ｄt しかしながら、ハイブリッド自動車の停車などにより、
単位時間_to以上の電流が複数のニッケル水素電池に流れ
ない状態がしばらく続くと、数９の式のＷh （ _to）がゼ
ロになり、数１１の式による比率ΔＴ（_to）／Ｗh
（_to）は、無限大の値となる。従って、ＩＲ損による
エネルギー損失に対して、複数のニッケル水素電池の温
度が上昇したと誤判断する場合が生じる。

【００３４】そこで、数９の式のＷh （_to）がゼロにな
らないように、複数のニッケル水素電池の単位充電量Ａ
h0当たりのＩＲ損失エネルギーＷh （_Ah0 ）及び単位充
電量当たりの温度変化Ｔ（_Aho ）を次の数１２及び数１
３の両式より求める。

【００３５】

【数１２】 Ｗh （_Aho ）＝∫_Aho （ＩＢ×ＩＢ×Ｒ）ｄt

【００３６】

【数１３】ΔＴ（_Aho ）＝（ＴＢ−Ｔ_Aho ） ここで、ＴＢ：複数のニッケル水素電池の現実の温度を
示し、Ｔ_Aho は複数のニッケル水素電池の単位充電量前
の温度を示す。そして、その比率をΔＴ（_Aho ）／Ｗh
（_Aho ）は次の数１４の式によって求める。

【００３７】

【数１４】 ここで、単位充電量Ａhoとは、後述する図３及び図４に
示すように、充電のみの電流積算によって得られる値で
ある。また、∫_Aho は、累積充電量が図８に示すように
単位充電量Ａhoの整数倍に達する時間、即ち、ｔｏから
ｔ１、ｔ１からｔ２、ｔ２からｔ３の期間を積分するこ
とを意味する。

【００３８】また、Ｔ_Aho は、現在の時間がｔ１からの
ときにｔ０時の電池温度、現在の時間がｔ２のときにｔ
１時の電池温度、現在の時間ｔ３のときにｔ２時の電池
温度となる。なお、上述のように、数９の式によるＷh
（_to）がゼロにならない処置として、充電電流のみを積
算して単位充電量としたが、放電時の電流も含めて算出
してもよい。これによって、積分期間で必ず充電が行わ
れているため、数１２の式によるＷh （_Aho ）はゼロ値
を示すことがなく、数１４の式による比率ΔＴ（_Aho ）
／Ｗh （_Aho ）が無限大の値となることもない。

【００３９】図９において、グラフＳ１は、単位充電量
Ａho当たりのＩＲ損失Ｗh （_Aho ）＝Ｗh ／Ａｈと当該
ハイブリッド自動車の走行時間との関係を示しており、
グラフＳ２は、単位充電量当たりの電池温度変化ΔＴ（
_Aho ）と当該ハイブリッド自動車の走行時間との関係を
示している。また、図１０では、グラフＵは、比率ΔＴ
（_Aho ）／Ｗh （_Aho ）と当該ハイブリッド自動車の走
行時間との関係を示している。なお、ここでは、単位充
電量Ａhoを定格容量６．５Ａh に対して３％に相当する
０．２Ａｈとしたが、１０乃至１％の範囲内で設定すれ
ばよい。

【００４０】図１０によれば、図１２にて複数のニッケ
ル水素電池の充電状態が１００％（図１２にて符号Ｐ参
照）に達している当該ハイブリッド自動車の走行時間１
１０分の時のみ、比率ΔＴ（_Aho ）／Ｗh （_Aho ）が、
図１０にて符号Ｕ１にて示すごとく大きくなっているこ
とがわかる。従って、図１０によれば、比率Δ
Ｔ（_Aho ）／Ｗh （_Aho ）が予め所定値以上に達したと
きのみ、複数のニッケル水素電池が正しく満充電である
と判定できることがわかる。その結果、このような判定
基準を利用すれば、上記目的の達成が可能となることが
確認できた。

【００４１】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、請求項１及び２に記載の発明によれば、ハイブリッ
ド車両に搭載の少なくとも一つの電池（８０）に流れる
電流を測定し、電池の端子電圧を測定し、電池の温度を
検出し、測定電流及び端子電圧に基づき電池の内部抵抗
を算出し、測定電流及び内部抵抗に基づき所定の期間に
おける電池のその内部抵抗によるＩＲ損失を算出し、上
記所定の期間における検出温度の変化を算出し、この検
出温度の変化に対するＩＲ損失の比を所定閾値と比較し
て電池の満充電の有無を判定するようにしたハイブリッ
ド車両用電池の満充電の判定方法が提供される。

【００４２】これにより、電池の温度上昇がＩＲ損失に
基づく発熱によるものか満充電に伴う過充電による発熱
によるものかが明確に区別され得る。その結果、電池の
満充電の判定が、ＩＲ損失による影響を受けることな
く、精度よく行える。ここで、請求項２に記載の発明に
よれば、電池に電流が所定の単位時間以上流れるとき、
ＩＲ損失は、測定電流の二乗と内部抵抗との積を上記単
位時間の間積分することで積分値として算出され、検出
温度の変化に対するＩＲ損失の比は検出温度の変化に対
する積分値の比でもって与えられ、電池に電流が上記単
位時間以上流れないとき、ＩＲ損失は、所定の単位充電
量あたりの値（以下、単位充電量ＩＲ損失値という）と
して算出され、検出温度の変化は、単位充電量あたりの
電池の温度変化（以下、単位充電量温度変化という）と
して算出され、かつ、検出温度の変化に対するＩＲ損失
の比は、単位充電量温度変化に対する単位充電量ＩＲ損
失値の比でもって与えられる。

【００４３】これにより、電池に電流が上記単位時間以
上流れていてもいなくても、電池の満充電の判定を、精
度よく行える。また、請求項３に記載の発明によれば、
ハイブリッド車両に搭載の少なくとも一つの電池（８
０）に流れる電流を測定し、電池の端子電圧を測定し、
電池の温度を検出し、測定電流及び端子電圧に基づき電
池の内部抵抗を算出し、測定電流及び内部抵抗に基づき
所定の期間における電池のその内部抵抗によるＩＲ損失
を算出し、測定電流及び端子電圧に基づき上記所定の時
間における電池の発熱電力を算出し、上記所定の期間に
おける検出温度の変化を算出し、検出温度の変化に対す
るＩＲ損失の比が検出温度の変化に対する発熱電力の比
よりも大きいとき、電池は満充電である判定するハイブ
リッド車両用電池の満充電の判定方法が提供される。

【００４４】これによっても、請求項１と同様の作用効
果を達成できる。ここで、請求項４に記載の発明によれ
ば、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のハイブリッ
ド車両用電池の満充電の判定方法において、電池が複数
直列接続されており、これら各電池のうちの一つが満充
電と判定されたとき、満充電判定信号を出力する。

【００４５】これにより、全ての電池の充電を停止すれ
ば、各電池のうち満充電となった電池の過充電を防止で
きる。その結果、電池の過充電による破壊等を防止でき
る。また、請求項５及び６に記載の発明によれば、ハイ
ブリッド車両に搭載の少なくとも一つの電池（８０）に
流れる電流を測定する電流検出手段（９０ｂ）と、電池
の端子電圧を測定する端子電圧測定手段（９０ａ）と、
電池の温度を検出する温度検出手段（９０ｃ）と、測定
電流及び端子電圧に基づき電池の内部抵抗を算出する内
部抵抗算出手段（１１４）と、測定電流及び内部抵抗に
基づき所定の期間における電池のその内部抵抗によるＩ
Ｒ損失を算出するＩＲ損失算出手段（１２２）と、所定
の期間における検出温度の変化を算出する温度変化算出
手段（１３１）と、検出温度の変化に対するＩＲ損失の
比を所定閾値と比較して電池の満充電の有無を判定する
満充電判定手段（１４０）とを備えるハイブリッド車両
用電池の満充電の判定装置が提供される。

【００４６】ここで、請求項６に記載の発明によれば、
ＩＲ損失算出手段は、電池に電流が所定の単位時間以上
流れるとき、ＩＲ損失を、測定電流の二乗と内部抵抗と
の積を上記単位時間の間積分することで積分値として算
出し、電池に電流が上記単位時間以上流れないとき、Ｉ
Ｒ損失を、所定の単位充電量あたりの値（以下、単位充
電量ＩＲ損失値という）として算出し、温度変化算出手
段は、電池に電流が所定の単位時間以上流れるとき、上
記所定の期間における検出温度の変化を算出し、電池に
電流が上記単位時間以上流れないとき、検出温度の変化
を、単位充電量あたりの電池の温度変化（以下、単位充
電量温度変化という）として算出し、満充電判定手段
は、電池に電流が上記単位時間以上流れるとき、検出温
度の変化に対するＩＲ損失の比を所定閾値と比較して電
池の満充電の有無を判定し、電池に電流が上記単位時間
以上流れないとき、検出温度の変化に対するＩＲ損失の
比に代えて検出温度の変化に対する積分値の比でもって
満充電の有無の判定を行う。

【００４７】従って、請求項５、６に記載の発明によれ
ば、請求項１、２に記載の発明の作用効果を達成し得る
ハイブリッド車両用電池の満充電の判定装置の提供が可
能である。また、請求項７に記載の発明によれば、ハイ
ブリッド車両に搭載の少なくとも一つの電池（８０）に
流れる電流を測定する電流測定手段（９０ｂ）と、電池
の端子電圧を測定する端子電圧測定手段（９０ａ）と、
電池の温度を検出する温度検出手段（９０ａ）と、測定
電流及び端子電圧に基づき電池の内部抵抗を算出する内
部抵抗算出手段（１１４）と、測定電流及び内部抵抗に
基づき所定の期間における前記電池のその内部抵抗によ
るＩＲ損失を算出するＩＲ損失算出手段（１２２）と、
測定電流及び端子電圧に基づき上記所定の時間における
電池の発熱電力を算出する発熱電力算出手段と、上記所
定の期間における検出温度の変化を算出する温度変化算
出手段（１３１）と、検出温度の変化に対するＩＲ損失
の比が検出温度の変化に対する発熱電力の比よりも大き
いとき、電池は満充電である判定する満充電判定手段
（１４２）とを備えるハイブリッド車両用電池の満充電
の判定装置が提供される。

【００４８】これにより、請求項５に記載の発明の作用
効果を達成し得るハイブリッド車両用電池の満充電の判
定装置の提供が可能である。また、請求項８に記載の発
明によれば、請求項５乃至７のいずれか一つに記載のハ
イブリッド車両用電池の満充電の判定装置において、電
池が複数直列接続されており、満充電判定手段は、各電
池のうちの一つが満充電と判定したとき、満充電判定信
号を出力する。

【００４９】これにより、請求項４に記載の発明の作用
効果を達成できるハイブリッド車両用電池の満充電の判
定装置の提供が可能となる。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明がハイブリッド自
動車に適用された例を示している。このハイブリッド自
動車は、高負荷時には主に電池により駆動される電動機
で走行し、低負荷時にはエンジンで走行しながら電池の
充電を行う。

【００５１】当該ハイブリッド自動車の電子制御ユニッ
ト（以下、ＥＣＵという）では、後述するマイクロコン
ピュータ９０による制御のもと、ハイブリッド自動車の
通常走行時、エンジン１０から得られる動力を、動力分
割機構２０により分割し、この動力分割機構２０により
分割した動力の一部でもって、発電機３０を駆動し、発
電機３０からの電力でもってインバータ４０を介し交流
永久磁石式同期電動機５０を駆動するようになってい
る。また、動力分割機構２０により分割された残りの動
力でもって、歯車列６０を介し当該自動車の両駆動輪７
０を駆動する。

【００５２】このとき、発電機３０を駆動する動力と両
駆動輪７０を駆動する駆動力との割合は、エンジン１０
を最も効率のよい領域で駆動できるように、動力分割機
構２０により調整される。また、当該ハイブリッド自動
車の加速時等のエンジンの高負荷時には、複数のＮｉ−
ＭＨ型電池８０の電力でもってインバータ４０により同
期電動機５０及び歯車列６０を介し両駆動輪７０の駆動
用動力を補助することで、エンジン１０の効率の低下を
防止する。

【００５３】また、当該自動車の減速時には、両駆動輪
７０の駆動力が歯車列６０を介し同期電動機５０を駆動
してこの同期電動機５０に発電させ、この発電電力をイ
ンバータ４０を介し複数の電池８０に蓄える。これによ
り、動力の回生を実現する。具体的には、電池８０の容
量が低下すると、エンジン１０の駆動力を増加するよう
に図示しないエンジンスロットルを制御し、低負荷時に
インバータ４０により電池８０を充電する。さらに、減
速時には、車輪７０、歯車列６０を介して、同期電動機
５０を介して発電し、インバータ４０を経由し電池８０
を充電することでエネルギの回生を実現している。

【００５４】上述した複数の電池８０は、上記ＥＣＵ及
びマイクロコンピュータ９０と共に当該自動車に搭載さ
れており、これら複数の電池８０は、必要な電力を取り
出せるように、所定の電力容量を有し、直列接続されて
いる。マイクロコンピュータ９０は、図２乃至図５にて
示すフローチャートに従いコンピュータプログラムを実
行し、この実行中において、複数の電圧計９０ａ、電流
計９０ｂ及び複数の電池温度センサ９０ｃの各出力に基
づき複数の電池８０の満充電判定及びランプＬの点灯の
ための演算処理をする。なお、上記コンピュータプログ
ラムはマイクロコンピュータ９０のＲＯＭに予め記憶さ
れている。

【００５５】複数の電池温度センサ９０ｃは複数の電池
８０の温度をそれぞれ検出する。なお、複数の電圧計９
０ａ及び複数の電池温度センサ９０ｃは、複数の電池８
０にそれぞれ対応して設けた方が、複数の電池８０の個
々のばらつきに対応した制御が可能である点で望ましい
が、コストダウンなどの目的から、電圧計や電池温度セ
ンサの各数を減らすことも可能である。

【００５６】このように構成した本実施形態において、
当該ハイブリッド自動車のイグニッションスイッチをオ
ンすることで、マイクロコンピュータ９０は、図２のフ
ローチャートに従いコンピュータプログラムを実行し始
める。ここで、図２の各満充電判定ルーチンＡ１乃至Ａ
ｎの各々は、図２及び図３のフローチャートにより特定
される。また、各満充電判定ルーチンＡ１乃至Ａｎは、
図１の各電池８０の満充電判定処理に対応する。

【００５７】まず、満充電判定ルーチンＡ１において図
１の図示左側電池８０の満充電判定処理がなされる。そ
こで、この左側電池８０の満充電判定処理につき図３及
び図４のフローチャートに基づき説明する。ステップ１
００において、左側電池８０に対する左側電圧計９０ａ
の測定電圧（以下、端子電圧ＶＢという）、電流計９０
ｂの測定電流（以下、充放電電流ＩＢという）及び左側
電池温度センサ９０ｃの検出温度（以下、電池温度ＴＢ
という）がマイクロコンピュータ９０に入力される。な
お、端子電圧ＶＢ、充放電電流ＩＢ及び電池温度ＴＢ
は、所定の時間間隔Δｔの経過毎にサンプリングされて
入力される。

【００５８】次に、コンピュータプログラムは内部抵抗
演算ルーチン１１０（図３及び図５参照）に進む。この
内部抵抗演算ルーチン１１０のステップ１１１におい
て、ステップ１００におけるサンプリングに基づく端子
電圧ＶＢ及びこれに対応する充放電電流ＩＢが、それぞ
れ、組のデータとしてセットされる。ついで、ステップ
１１２において、ステップ１１１における組のデータの
数（以下、組データ数Ｎという）がカウントされる。

【００５９】その後、ステップ１１３において、組デー
タ数Ｎが所定値Ｎｏ以上か否かが判定される。ここで、
所定値Ｎｏは、左側電池８０の電池容量の変化を無視で
きる程度の期間に対応する。なお、組データ数Ｎが所定
数Ｎｏに達すればよく、例えば、カウント中の電池容量
変化が所定数Ｎｏに達するまでの期間に設定してもよ
い。本実施形態では、１５０秒間の組のデータをを収集
するように設定した。また、組のデータのセット期間
は、なんら制限するものではない。

【００６０】次に、ステップ１１４において、左側電池
８０の内部抵抗Ｒが次の数１５の式に基づきステップ１
１１における各組のデータの端子電圧ＶＢ及び充放電電
流ＩＢ並びに組データ数Ｎに応じて算出される。

【００６１】

【数１５】 ここで、数１５の式は最小２乗法を利用したものであ
る。

【００６２】ちなみに、組データ数Ｎからなる各組のデ
ータの端子電圧ＶＢ及び充放電電流ＩＢに基づき最小２
乗法により内部抵抗Ｒをグラフから求める場合について
説明する。まず、図６にて示すように、各組のデータの
端子電圧ＶＢ及び充放電電流ＩＢが互いに対応する点
（図６にて符号ｍ参照）をそれぞれプロットする。そし
て、これら各点ｍの値に対し最小２乗法を適用して直線
（図６にて符号ｎ参照）を描く。これによれば、直線ｎ
の傾き、即ち、この直線ｎにより決まる直線式の勾配が
内部抵抗Ｒを表す。

【００６３】この内部抵抗Ｒは、数１５の式で求めた内
部抵抗Ｒと同じである。以上のようにして、内部抵抗Ｒ
の算出が終わると、ステップ１１５において、以後の内
部抵抗Ｒの更新を可能とするため、ステップ１１４にて
内部抵抗Ｒを算出したときの各組のデータ及び組データ
数Ｎがクリアされた後、内部抵抗演算ルーチン１１０の
処理が終了される。

【００６４】なお、ステップ１１３にてＮＯと判定され
た場合には、そのまま内部抵抗演算ルーチン１１０の処
理が終了される。以上のような内部抵抗演算ルーチン１
１０の繰り返しでもって、組データ数Ｎが所定数Ｎｏ個
以上収集できたとき毎に、ステップ１１５において内部
抵抗Ｒが最新の値に更新されていく。

【００６５】内部抵抗演算ルーチン１１０の処理の終了
後、図３のステップ１２０において、電流計９０ｂを流
れる電流の方向に基づき左側電池８０の充電か否かが判
定される。ここで、充電の場合には、ステップ１２０に
おける判定がＹＥＳとなり、次のステップ１２１におい
て、左側電池８０の充電量Ａhcが、次の数１６の式に基
づき各充放電電流ＩＢの積算でもって算出される。

【００６６】

【数１６】Ａhc＝ΣＩＢ なお、充電量Ａhcの算出は、この充電量Ａhcが単位充電
量Ａho（≠０）になるまでなされる。その後、ステップ
１３０において、充電量Ａhcが単位充電量Ａho以上に達
したか否かが判定される。なお、単位充電量Ａhoは、対
象とする電池の定格容量に対して１乃至１０％程度の値
であって、本実施形態では定格容量６．５Ａｈの３％に
相当する０．２Ａｈと設定されている。

【００６７】しかして、充電量Ａhcが単位充電量Ａho以
上のときには、ステップ１３０にてＹＥＳと判定され
る。一方、充電量Ａhcが単位充電量Ａho未満のときに
は、ステップ１３０における判定がＮＯとなる。上述の
ごとくステップ１２０における判定がＮＯとなる場合に
は、ＩＲ損失Ｗｈ（Ａｈｏ）が、ステップ１２２におい
て、内部抵抗演算ルーチン１１０で求めた内部抵抗Ｒを
用いて、次の数１７の式に基づき積算される。

【００６８】

【数１７】Ｗｈ（Ａｈｏ）＝Σ（ＩＢ² ×Ｒ）・Δｔ 一方、上述のごとくステップ１３０にてＹＥＳと判定さ
れたときは、ステップ１３１において、左側電池８０の
満充電の判定を行うためのパラメータΔＴ（Ａｈｏ）／
Ｗｈ（Ａｈｏ）が次の数１８の式に基づき算出される。

【００６９】

【数１８】 この数１８の式において、ΔＴ（Ａｈｏ）は、左側電池
８０の温度変化を示し、Ｔ_Aho は、ステップ１４１にお
いて過去のデータとして更新された電池温度を示し、Ｗ
ｈ（Ａｈｏ）は、ステップ１２２にて演算され値を示
す。

【００７０】ステップ１３１における算出後、ステップ
１４０において、パラメータΔＴ（Ａｈｏ）／Ｗｈ（Ａ
ｈｏ）が所定の閾値ＴＨ以上か否かが判定される。ここ
で、パラメータΔＴ（Ａｈｏ）／Ｗｈ（Ａｈｏ）が閾値
ＴＨ以上であれば、ステップ１４０における判定がＹＥ
Ｓとなる。本実施形態において、パラメータΔＴ（Ａｈ
ｏ）／Ｗｈ（Ａｈｏ）は、図１０のグラフを参考にし
て、６０（℃／Ｗｈ）以上に達したとき、満充電と判定
するように、閾値ＴＨを６０（℃／Ｗｈ）と設定した。

【００７１】なお、この閾値ＴＨは、左側電池８０の熱
容量や冷却システム等の電池をとりまく環境等を含め
て、設定した方がより正確に満充電を判定できる。上述
のようにステップ１４０におけるＹＥＳとの判定がなさ
れると、ステップ１４２において、左側電池８０は満充
電されていると判定される。この場合、上述のごとく閾
値ＴＨが設定されているから、満充電時の過充電に基づ
く温度上昇ををＩＲ損失による温度上昇から精度よく識
別できる。その結果、満充電の判定が精度よくなされ得
る。

【００７２】そして、ステップ１４３において、満充電
出力信号がＥＣＵに出力されるとともにランプＬにその
点灯信号として出力される。このため、ＥＣＵは上記満
充電出力信号に基づきエンジン１０及びインバータ４０
の制御を行い、ランプＬは点灯して左側電池８０の満充
電を表示する。ステップ１４３の処理後、ステップ１４
４において、ＩＲ損失Ｗｈ（Ａｈｏ）＝０及び単位充電
量Ａｈｏ＝０とクリアされ、前回の電池温度Ｔ_Aho ＝Ｔ
Ｂと更新される。そのご、ステップ１４５にてマイクロ
コンピュータ９０のその後の処理が停止される。これ
は、左側電池８０の満充電後も満充電判定ルーチンＡ１
が繰り返されると、左側電池８０がその過充電により破
裂等の故障を招くおそれがあるためである。

【００７３】一方、ステップ１４０における判定がＮＯ
となると、ステップ１４１において、ＩＲ損失Ｗｈ（Ａ
ｈｏ）＝０及び単位充電量Ａｈｏ＝０とクリアされ、前
回の電池温度Ｔ_Aho ＝ＴＢと更新される。なお、ステッ
プ１５０において、当該ハイブリッド自動車が走行終了
である場合には、ＹＥＳと判定される。

【００７４】一方、ステップ１５０における判定がＮＯ
となる場合には、コンピュータプログラムが、ステップ
１５１を介し次の満充電判定ルーチンＡ２に進む。この
満充電判定ルーチンＡ２においては、左側電池８０に隣
接する電池８０（以下、隣接電池８０という）の満充電
判定処理が、左側電池８０の満充電判定処理と同様に図
３乃至図５のフローチャートに従いなされる。

【００７５】この満充電判定ルーチンＡ２において、図
４のステップ１４０でＹＥＳと判定される場合には、ス
テップ１４２にて、隣接電池８０は満充電と判定され、
その後の各ステップ１４３乃至１４５の処理がなされ
る。これにより、満充電判定ルーチンＡ１の場合と同様
の理由により、マイクロコンピュータ９０による処理が
停止される。

【００７６】また、ステップ１５０における判定がＮＯ
となる場合には、コンピュータプログラムは、ステップ
１５１を介し次の満充電判定ルーチンＡ３に進む。この
満充電判定ルーチンＡ３では、上記隣接電池８０に隣接
する電池８０の満充電判定処理が、左側電池８０の満充
電判定処理と同様になされる。以下、残りの各電池８０
の満充電判定処理が、満充電判定ルーチンＡ１の場合と
同様にして、満充電判定ルーチンＡ４乃至Ａｎに基づき
順次なされる。

【００７７】以上説明したように、各満充電判定ルーチ
ンＡ１乃至Ａｎにおいて、各電池８０の満充電の有無
を、ＩＲ損失に基づく発熱による温度上昇から満充電に
伴う過充電に基づく温度上昇を区別しつつ判定する。よ
って、各電池８０の満充電の有無の判定を精度よく行え
る。ここで、各満充電判定ルーチンＡ１乃至Ａｎのいず
れかにおいて、ステップ１４２にて満充電と判定した場
合には、その後の満充電判定ルーチンを行うことなく、
全電池８０の充電を停止する。これにより、各電池８０
の少なくとも一つが過充電により破壊等することもな
い。

【００７８】なお、本発明の実施にあたり、電池８０
は、鉛電池やニッケル水素電池等に限ることなく、一般
に２次電池であれば、本発明の適用な可能である。ま
た、本発明の実施にあたり、ステップ１４０における判
定基準｛ΔＴ（Ａho）／Ｗh （Ａho）≧ＴＨ｝に代え
て、数８の式を採用して実施しても、上記実施形態と同
様の作用効果を達成できる。

【００７９】また、本発明の実施にあたり、ハイブリッ
ド自動車に限ることなく、一般に、ハイブリッド車両に
本発明を適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す全体構成図である。

【図２】図１のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートである。

【図３】図２の各満充電判定ルーチンの詳細フローチャ
ートを示す前段部である。

【図４】図２の各満充電判定ルーチンの詳細フローチャ
ートを示す後段部である。

【図５】図３の内部抵抗演算ルーチン１１０の詳細フロ
ーチャートである。

【図６】電池の端子電圧と充放電電流との関係を示すグ
ラフである。

【図７】電池の電流の時間的変化を示すグラフである。

【図８】電池の累積充電量の時間的変化を示すグラフで
ある。

【図９】温度変化ΔＴ（Ａho）とハイブリッド自動車の
走行時間との関係を示すグラフである。

【図１０】｛ΔＴ（Ａho）／Ｗh （Ａho）｝とハイブリ
ッド自動車の走行時間との関係を示すグラフである。

【図１１】電池の充放電電力とハイブリッド自動車の走
行時間との関係を示すグラフである。

【図１２】電池の充電状態とハイブリッド自動車の走行
時間との関係を示すグラフである。

【図１３】｛ｄＴ（Ａho）／ｄｔ｝とハイブリッド自動
車の走行時間との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

８０…電池、９０…マイクロコンピュータ、９０ａ…電
圧計、９０ｂ…電流計、９０ｃ…温度計。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｑ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハイブリッド車両に搭載の少なくとも一
   つの電池（８０）に流れる電流を測定し、 前記電池の端子電圧を測定し、 前記電池の温度を検出し、 前記測定電流及び前記端子電圧に基づき前記電池の内部
   抵抗を算出し、 前記測定電流及び前記内部抵抗に基づき所定の期間にお
   ける前記電池のその内部抵抗によるＩＲ損失を算出し、 前記所定の期間における前記検出温度の変化を算出し、 この検出温度の変化に対する前記ＩＲ損失の比を所定閾
   値と比較して前記電池の満充電の有無を判定するように
   したハイブリッド車両用電池の満充電の判定方法。
2. 【請求項２】 前記電池に電流が所定の単位時間以上流
   れるとき、前記ＩＲ損失は、前記測定電流の二乗と前記
   内部抵抗との積を前記単位時間の間積分することで積分
   値として算出され、前記検出温度の変化に対する前記Ｉ
   Ｒ損失の比は前記検出温度の変化に対する前記積分値の
   比でもって与えられ、 前記電池に電流が前記単位時間以上流れないとき、前記
   ＩＲ損失は、所定の単位充電量あたりの値（以下、単位
   充電量ＩＲ損失値という）として算出され、前記検出温
   度の変化は、前記単位充電量あたりの前記電池の温度変
   化（以下、単位充電量温度変化という）として算出さ
   れ、かつ、前記検出温度の変化に対する前記ＩＲ損失の
   比は、前記単位充電量温度変化に対する前記単位充電量
   ＩＲ損失値の比でもって与えられることを特徴とする請
   求項１に記載のハイブリッド車両用電池の満充電の判定
   方法。
3. 【請求項３】 ハイブリッド車両に搭載の少なくとも一
   つの電池（８０）に流れる電流を測定し、 前記電池の端子電圧を測定し、 前記電池の温度を検出し、 前記測定電流及び前記端子電圧に基づき前記電池の内部
   抵抗を算出し、 前記測定電流及び前記内部抵抗に基づき所定の期間にお
   ける前記電池のその内部抵抗によるＩＲ損失を算出し、 前記測定電流及び前記端子電圧に基づき前記所定の時間
   における前記電池の発熱電力を算出し、 前記所定の期間における前記検出温度の変化を算出し、 前記検出温度の変化に対する前記ＩＲ損失の比が前記検
   出温度の変化に対する前記発熱電力の比よりも大きいと
   き、前記電池は満充電である判定するハイブリッド車両
   用電池の満充電の判定方法。
4. 【請求項４】 前記電池が複数直列接続されており、 これら各電池のうちの一つが満充電と判定されたとき、
   満充電判定信号を出力することを特徴とする請求項１乃
   至３のいずれか一つに記載のハイブリッド車両用電池の
   満充電の判定方法。
5. 【請求項５】 ハイブリッド車両に搭載の少なくとも一
   つの電池（８０）に流れる電流を測定する電流検出手段
   （９０ｂ）と、 前記電池の端子電圧を測定する端子電圧測定手段（９０
   ａ）と、 前記電池の温度を検出する温度検出手段（９０ｃ）と、 前記測定電流及び前記端子電圧に基づき前記電池の内部
   抵抗を算出する内部抵抗算出手段（１１４）と、 前記測定電流及び前記内部抵抗に基づき所定の期間にお
   ける前記電池のその内部抵抗によるＩＲ損失を算出する
   ＩＲ損失算出手段（１２２）と、 前記所定の期間における前記検出温度の変化を算出する
   温度変化算出手段（１３１）と、 前記検出温度の変化に対する前記ＩＲ損失の比を所定閾
   値と比較して前記電池の満充電の有無を判定する満充電
   判定手段（１４０）とを備えるハイブリッド車両用電池
   の満充電の判定装置。
6. 【請求項６】 前記ＩＲ損失算出手段は、前記電池に電
   流が所定の単位時間以上流れるとき、前記ＩＲ損失を、
   前記測定電流の二乗と前記内部抵抗との積を前記単位時
   間の間積分することで積分値として算出し、前記電池に
   電流が前記単位時間以上流れないとき、前記ＩＲ損失
   を、所定の単位充電量あたりの値（以下、単位充電量Ｉ
   Ｒ損失値という）として算出し、 前記温度変化算出手段は、前記電池に電流が所定の単位
   時間以上流れるとき、前記所定の期間における前記検出
   温度の変化を算出し、前記電池に電流が前記単位時間以
   上流れないとき、前記検出温度の変化を、前記単位充電
   量あたりの前記電池の温度変化（以下、単位充電量温度
   変化という）として算出し、 前記満充電判定手段は、前記電池に電流が前記単位時間
   以上流れるとき、前記検出温度の変化に対する前記ＩＲ
   損失の比を所定閾値と比較して前記電池の満充電の有無
   を判定し、前記電池に電流が前記単位時間以上流れない
   とき、前記検出温度の変化に対する前記ＩＲ損失の比に
   代えて前記検出温度の変化に対する前記積分値の比でも
   って満充電の有無の判定を行うことを特徴とする請求項
   ５に記載のハイブリッド車両用電池の満充電の判定装
   置。
7. 【請求項７】 ハイブリッド車両に搭載の少なくとも一
   つの電池（８０）に流れる電流を測定する電流測定手段
   （９０ｂ）と、 前記電池の端子電圧を測定する端子電圧測定手段（９０
   ａ）と、 前記電池の温度を検出する温度検出手段（９０ａ）と、 前記測定電流及び前記端子電圧に基づき前記電池の内部
   抵抗を算出する内部抵抗算出手段（１１４）と、 前記測定電流及び前記内部抵抗に基づき所定の期間にお
   ける前記電池のその内部抵抗によるＩＲ損失を算出する
   ＩＲ損失算出手段（１２２）と、 前記測定電流及び前記端子電圧に基づき前記所定の時間
   における前記電池の発熱電力を算出する発熱電力算出手
   段と、 前記所定の期間における前記検出温度の変化を算出する
   温度変化算出手段（１３１）と、 前記検出温度の変化に対する前記ＩＲ損失の比が前記検
   出温度の変化に対する前記発熱電力の比よりも大きいと
   き、前記電池は満充電である判定する満充電判定手段
   （１４２）とを備えるハイブリッド車両用電池の満充電
   の判定装置。
8. 【請求項８】 前記電池が複数直列接続されており、 前記満充電判定手段は、前記各電池のうちの一つが満充
   電と判定したとき、満充電判定信号を出力することを特
   徴とする請求項５乃至７のいずれか一つに記載のハイブ
   リッド車両用電池の満充電の判定装置。