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公開番号2021166442
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211014
出願番号2020069196
出願日20200407
発明の名称バッテリー診断装置、方法、プログラム、及び車両
出願人トヨタ自動車株式会社,株式会社デンソーテン
代理人特許業務法人 小笠原特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20210917BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】バッテリー診断処理の省電力化を図ることができ、駐車中におけるバッテリー蓄電率の低下を抑制できるバッテリー診断装置を提供する。
【解決手段】本バッテリー診断装置であって、電圧、電流、及び温度の少なくとも1つを含むバッテリーの情報を取得する取得部と、バッテリーの情報に基づいてバッテリーが第1状態に該当するか否かを判定し、第1状態の判定結果に基づいてバッテリーに関する第1項目に異常があるか否かを判断する診断部と、を備え、診断部は、車両の駐車中において、診断を開始してから第1時間が経過した時点で第1項目に異常があるか否かを判断する第1判断を実施し、第1判断において第1項目に異常がないと判断した場合、バッテリーの診断を終了し、第1判断において第1項目に異常があると判断した場合、バッテリーの診断を継続して、第1項目に異常があるか否かを第1時間が経過した時点より後に判断する第2判断を実施する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
車両に搭載されたバッテリーの状態を診断するバッテリー診断装置であって、
電圧、電流、及び温度の少なくとも1つを含む前記バッテリーの情報を取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記バッテリーの情報に基づいて、前記バッテリーが第1状態に該当するか否かを判定し、前記第1状態の判定結果に基づいて、前記バッテリーに関する第1項目に異常があるか否かを判断する診断部と、を備え、
前記診断部は、車両の駐車中において、
診断を開始してから第1時間が経過した時点で、前記第1項目に異常があるか否かを判断する第1判断を実施し、
前記第1判断において前記第1項目に異常がないと判断した場合、前記バッテリーの診断を終了し、
前記第1判断において前記第1項目に異常があると判断した場合、前記バッテリーの診断を継続して、前記第1項目に異常があるか否かを前記第1時間が経過した時点より後に判断する第2判断を実施する、
バッテリー診断装置。
続きを表示(約 2,400 文字)【請求項2】
前記診断部は、前記取得部で取得された前記バッテリーの情報に基づいて、前記バッテリーが前記第1状態から第n状態(nは2以上の整数)に該当するか否かをそれぞれ判定し、前記第1状態から前記第n状態の判定結果に基づいて、前記バッテリーに関する前記第1項目から第n項目に異常があるか否かをそれぞれ判断し、
前記診断部は、車両の駐車中において、
診断を開始してから前記第1時間が経過した時点で、前記第1項目から前記第n項目に異常があるか否かを判断する第1判断を実施し、
前記第1判断で前記第1項目から前記第n項目のいずれにも異常がないと判断した場合、前記バッテリーの診断を終了し、
前記第1判断で前記第1項目から前記第n項目のうち1つ以上の項目に異常があると判断した場合、前記バッテリーの診断を継続して、前記1つ以上の項目に異常があるか否かを前記第1時間が経過した時点より後に判断する第2判断を実施する、
請求項1に記載のバッテリー診断装置。
【請求項3】
前記診断部は、前記第2判断において、前記第1判断で前記1つ以上の項目に異常があると判断した場合、前記第1項目から前記第n項目の全てについて前記バッテリーの診断を継続し、前記第1項目から前記第n項目の全てについて異常があるか否かを前記第1時間が経過した時点より後に判断する、
請求項2に記載のバッテリー診断装置。
【請求項4】
前記診断部は、前記第2判断において、前記第1判断で前記1つ以上の項目に異常があると判断した場合、前記1つ以上の項目と、前記1つ以上の項目に対応する状態に自項目に対応する状態が依存する項目と、について前記バッテリーの診断を継続し、前記1つ以上の項目及び前記1つ以上の項目に対応する状態に自項目に対応する状態が依存する項目について異常があるか否かを前記第1時間が経過した時点より後に判断する、
請求項2に記載のバッテリー診断装置。
【請求項5】
前記診断部は、前記第2判断において、前記第1判断で異常があると判断された項目の異常な状態が、前記第1時間が経過する以前から続けて第2時間継続した場合、前記第1判断で異常があると判断された項目が異常であると判断する、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のバッテリー診断装置。
【請求項6】
前記第2時間は、項目ごとに設定される、
請求項5に記載のバッテリー診断装置。
【請求項7】
前記診断部は、
前記バッテリーの状態の診断を一定の周期で実施し、
前記第2判断において、一定回数連続して前記第1判断で異常があると判断された項目を、異常であるとさらに判断する、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のバッテリー診断装置。
【請求項8】
前記診断部は、車両が駐車中でない場合、一定の周期で、診断を開始してから前記第1時間より長い時間をかけて前記項目に異常があるか否かを判断する第3判断を実施する、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載のバッテリー診断装置。
【請求項9】
車両に搭載されたバッテリーの状態を診断するバッテリー診断装置のコンピューターが実行するバッテリー診断方法であって、
電圧、電流、及び温度の少なくとも1つを含む前記バッテリーの情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された前記バッテリーの情報に基づいて、前記バッテリーが第1状態に該当するか否かを判定し、前記第1状態の判定結果に基づいて、前記バッテリーに関する第1項目に異常があるか否かを判断する診断ステップと、を含み、
前記診断ステップは、車両の駐車中において、
診断を開始してから第1時間が経過した時点で、前記第1項目に異常があるか否かを判断する第1判断ステップと、
前記第1判断ステップにおいて前記第1項目に異常がないと判断した場合、前記バッテリーの診断を終了する終了ステップと、
前記第1判断ステップにおいて前記第1項目に異常があると判断した場合、前記バッテリーの診断を継続して、前記第1項目に異常があるか否かを前記第1時間が経過した時点より後に判断する第2判断ステップと、を含む、
バッテリー診断方法。
【請求項10】
車両に搭載されたバッテリーの状態を診断するバッテリー診断装置のコンピューターに実行させるバッテリー診断プログラムであって、
電圧、電流、及び温度の少なくとも1つを含む前記バッテリーの情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された前記バッテリーの情報に基づいて、前記バッテリーが第1状態に該当するか否かを判定し、前記第1状態の判定結果に基づいて、前記バッテリーに関する第1項目に異常があるか否かを判断する診断ステップと、を含み、
前記診断ステップは、車両の駐車中において、
診断を開始してから第1時間が経過した時点で、前記第1項目に異常があるか否かを判断する第1判断ステップと、
前記第1判断ステップにおいて前記第1項目に異常がないと判断した場合、前記バッテリーの診断を終了する終了ステップと、
前記第1判断ステップにおいて前記第1項目に異常があると判断した場合、前記バッテリーの診断を継続して、前記第1項目に異常があるか否かを前記第1時間が経過した時点より後に判断する第2判断ステップと、を含む、
バッテリー診断プログラム。
【請求項11】
請求項1〜8のいずれかに記載のバッテリー診断装置を搭載した車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、車両に搭載されたバッテリーの状態を診断するバッテリー診断装置などに関する。
続きを表示(約 5,500 文字)【背景技術】
【0002】
近年、車両の高機能化や高付加価値化に伴って車載機器で消費される電力が増大している。このため、車載機器の電力供給源である車両に搭載されるバッテリーについては、蓄電率(SOC:State Of Charge)の低下による車両動作などへの影響が生じないように、バッテリーの状態を適切に管理することが求められる。
【0003】
特許文献1には、バッテリーの蓄電率(SOC)を推定するために必要な電流センサーが有するオフセット誤差を計測することによって、バッテリーの状態を好適に管理する技術が開示されている。
【0004】
特許文献2には、組バッテリーを構成する個別のバッテリーごとにバッテリー状態検出ユニットを設け、各バッテリー状態検出ユニットによって検出された状態に基づいて、組バッテリーの状態を好適に管理する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2019−100878号公報
特開平11−355904号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
バッテリーへの充電が行われない駐車中においては、バッテリーの状態を診断する処理で消費される電力によってバッテリーの蓄電率が低下する一方である。このため、バッテリーの蓄電率低下による車両の起動への影響を極力抑えるために、駐車中におけるバッテリー診断処理の方法をさらに検討する余地がある。
【0007】
本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、バッテリー診断処理の省電力化を図ることができ、駐車中におけるバッテリー蓄電率の低下を抑制できるバッテリー診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本開示技術の一態様は、車両に搭載されたバッテリーの状態を診断するバッテリー診断装置であって、電圧、電流、及び温度の少なくとも1つを含むバッテリーの情報を取得する取得部と、取得部で取得されたバッテリーの情報に基づいて、バッテリーが第1状態に該当するか否かを判定し、第1状態の判定結果に基づいて、バッテリーに関する第1項目に異常があるか否かを判断する診断部と、を備え、診断部は、車両の駐車中において、診断を開始してから第1時間が経過した時点で、第1項目に異常があるか否かを判断する第1判断を実施し、第1判断において第1項目に異常がないと判断した場合、バッテリーの診断を終了し、第1判断において第1項目に異常があると判断した場合、バッテリーの診断を継続して、第1項目に異常があるか否かを第1時間が経過した時点より後に判断する第2判断を実施する。
【発明の効果】
【0009】
上記本開示のバッテリー診断装置によれば、バッテリーに異常が発生していない場合は、車両の駐車中の診断処理を第1判断だけで簡易化することができる。第1判断に必要な時間は第2判断に必要な時間よりも短く、バッテリー診断のためにバッテリー診断装置が起動する時間が短くなるため、バッテリー診断処理の省電力化を図ることができ、駐車中におけるバッテリー蓄電率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
一実施形態に係るバッテリー診断装置を含む電源システムの概略構成図
バッテリー診断装置が駐車中に実行する制御のフローチャート
仮診断の詳細な処理手順を示すフローチャート
本診断の詳細な処理手順を示すフローチャート
仮診断で異常なしと判断された場合のタイミングチャート例
仮診断で異常ありかつ本診断で異常なしと判断された場合のタイミングチャート例
仮診断で異常ありかつ本診断で異常ありと判断された場合のタイミングチャート例
バッテリー診断装置が駐車中以外に実行する制御のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【0011】
<実施形態>
本開示のバッテリー診断装置は、駐車中にバッテリーの診断処理を行う場合、本診断に必要な時間よりも短い時間で済む仮診断を実施する。仮診断で異常がなければ本診断を行うことなく終了し、仮診断で異常があれば継続して本診断を実施する。以下、本開示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。
【0012】
[構成]
図1は、本開示の一実施形態に係るバッテリー診断装置を含む電源システムの概略構成を示すブロック図である。図1に例示した電源システム1は、第1バッテリー10と、DCDCコンバーター20と、第2バッテリー30と、電池監視部31と、複数の車載機器40と、本実施形態のバッテリー診断装置50と、を備えている。この電源システム1は、動力源として内燃機関を使用する自動車や動力源として電動モーターを使用するハイブリッド自動車(HV)などの車両に搭載される。
【0013】
第1バッテリー10は、図示しない電動モーターやDCDCコンバーター20などに電力を供給するためのバッテリーである。この第1バッテリー10には、充放電可能に構成されたリチウムイオン電池などの二次電池が用いられる。
【0014】
DCDCコンバーター20は、第1バッテリー10と第2バッテリー30及び複数の車載機器40とを接続し、第1バッテリー10の電力を第2バッテリー30及び複数の車載機器40に供給する。電力供給の際、DCDCコンバーター20は、入力電圧である第1バッテリー10の電圧を所定の電圧に変換して出力することができる。
【0015】
第2バッテリー30は、DCDCコンバーター20から出力される電力を充電したり、自らの電力を放電したりするバッテリーである。この第2バッテリー30には、例えばリチウムイオン電池などの二次電池が用いられる。
【0016】
電池監視部31は、第2バッテリー30の状態を監視する。具体的には、電池監視部31は、図示しない電圧センサー、電流センサー、及び温度センサーを用いて、第2バッテリー30の電圧、電流、及び温度を検出する。電池監視部31は、検出した第2バッテリー30の情報(電圧、電流、温度の少なくとも1つを含む)をバッテリー診断装置50に伝える。
【0017】
複数の車載機器40は、DCDCコンバーター20から出力される電力や第2バッテリー30の電力で動作する、車両に搭載された様々な装置(補機)である。この複数の車載機器40には、一例としてモーターやソレノイドなどのアクチュエータ類、ヘッドランプや室内灯などの灯火類、ヒーターやクーラーなどの空調類、ステアリング、ブレーキ、及び自動運転や先進運転支援などのECU(Electronic Control Unit)類、などの装置が含まれる。
【0018】
バッテリー診断装置50は、電池監視部31から伝えられる第2バッテリー30の情報などに基づいて、第2バッテリー30に関する各種の状態に異常があるか否かを判断することを行う。また、バッテリー診断装置50は、動作モードとして、全ての機能を動作させる「ウェイクアップモード」と、一部の機能の動作を停止させてウェイクアップモードより消費電力を少なくさせる「スリープモード」とを、切り替えることが可能である。
【0019】
このバッテリー診断装置50は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェースなどを含んだECUとして構成され得る。本実施形態のバッテリー診断装置50は、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、以下に説明する取得部51及び診断部52の各機能を実現する。
【0020】
取得部51は、電池監視部31から第2バッテリー30の情報を取得する。診断部52は、取得部51が取得した第2バッテリー30の情報に基づいて、第2バッテリー30の状態を診断するバッテリー診断制御を次のように実施する。
【0021】
なお、上記構成例では、第1バッテリー10を電動モーターなどに電力を供給するためのバッテリー、いわゆる駆動用バッテリーとし、第2バッテリー30を複数の車載機器40に電力を供給するためのバッテリー、いわゆる補機バッテリーとした。しかしながら、この構成以外にも、例えば第1バッテリー10を自動運転用機器に電力を供給するためのメインバッテリーとし、第2バッテリー30をこのメインバッテリーをバックアップするサブバッテリーとして構成することもできる。
【0022】
[制御]
図2乃至図7をさらに参照して、本実施形態に係るバッテリー診断装置50が行う制御を説明する。
【0023】
(1)駐車中の制御
図2は、バッテリー診断装置50が車両の駐車中に実行するバッテリー診断制御の処理手順を示すフローチャートである。図3は、図2のステップS204で実行される仮診断の詳細なフローチャートである。図4は、図2のステップS208で実行される本診断の詳細なフローチャートである。
【0024】
図2に示すバッテリー診断制御は、車両が駐車状態に入ると開始される。車両が駐車状態にあるか否かは、イグニッションスイッチがオフ状態にあることなどで判断することができる。
【0025】
ステップS201:バッテリー診断装置50は、自装置の動作モードをスリープモードに設定する。バッテリー診断制御を開始する直前の動作モードがウェイクアップモードであった場合には、動作モードがウェイクアップモードからスリープモードに遷移する。バッテリー診断制御を開始する直前の動作モードがスリープモードであった場合には、動作モードとしてスリープモードが維持される。これにより、バッテリー診断装置50の一部の機能が停止して省電力化が図られる。動作モードがスリープモードに設定されると、ステップS202に処理が進む。
【0026】
ステップS202:バッテリー診断装置50は、第2バッテリー30を診断するタイミングになったか否かを判断する。このタイミングは、一例として、前回実施した診断から一定時間が経過した後、典型的にはステップS201で動作モードをスリープモードに設定してから一定の時間が経過した後とすることができる。一定の時間は、予め静的に設定されてもよいし、ユーザーによる車両の使用傾向(駐車時間の長さ、車載機器の利用状況など)に応じて動的に設定されてもよい。第2バッテリー30を診断するタイミングになった場合に(ステップS202、はい)、ステップS203に処理が進む。
【0027】
ステップS203:バッテリー診断装置50は、自装置の動作モードをウェイクアップモードに設定する。すなわち、バッテリー診断装置50の動作モードがスリープモードからウェイクアップモードに遷移する。これにより、バッテリー診断装置50の全ての機能が動作することになる。動作モードがウェイクアップモードに設定されると、ステップS204に処理が進む。
【0028】
ステップS204:バッテリー診断装置50は、第2バッテリー30に関する第1項目から第n項目の全てについて仮診断を実施する。ここで、図3を参照して、ステップS204で実施される仮診断を説明する。
【0029】
ステップS301:バッテリー診断装置50は、第2バッテリー30に関する第1項目から第n項目までの各項目についてそれぞれ設けられた第1カウンターから第nカウンターの全てのカウント値を、クリアして初期化する。その後、ステップS302に処理が進む。
【0030】
ステップS302:バッテリー診断装置50は、第2バッテリー30に関する各種の状態を判定するタイミングになったか否かを判断する。このタイミングは、典型的にはバッテリー診断制御の開始から一定の間隔で設定され、例えばバッテリー診断装置50に用いられる動作クロックの周期(例えば、100ミリ秒)などに基づいて設定することができる。また、判定の対象となる第2バッテリー30に関する各種の状態としては、少なくとも第1状態が予め定められており、好ましくは第n状態までの複数の状態が予め定められている。第1状態から第n状態としては、第2バッテリー30を監視する各センサーの断線が疑われる状態、第2バッテリー30を制御する各構成へ供給される電源の短絡が疑われる状態、第2バッテリー30の出力(電圧、電流)が上限値を超えている状態、第2バッテリー30の出力(電圧、電流)が下限値を下回っている状態、及び第2バッテリー30の充放電パターンが規定パターンから大きく乖離している状態など、を例示できる。第2バッテリー30に関する各種の状態を判定するタイミングになった場合は(ステップS302、はい)、ステップS303に処理が進む。
(【0031】以降は省略されています)

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