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WO2007013362A1 - 車両用電源装置とその劣化判定方法 - Google Patents

車両用電源装置とその劣化判定方法 Download PDF

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WO2007013362A1
WO2007013362A1 PCT/JP2006/314449 JP2006314449W WO2007013362A1 WO 2007013362 A1 WO2007013362 A1 WO 2007013362A1 JP 2006314449 W JP2006314449 W JP 2006314449W WO 2007013362 A1 WO2007013362 A1 WO 2007013362A1
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WO
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value
unit
capacitor unit
internal resistance
voltage
Prior art date
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Ceased
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PCT/JP2006/314449
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tosihiko Oohasi
Yohsuke Mitani
Junji Takemoto
Kazuki Morita
Yoshimitu Odajima
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to US11/913,128 priority patent/US7742885B2/en
Priority to EP06781404.6A priority patent/EP1870289B1/en
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    • G01R31/64—Testing of capacitors
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    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to an emergency power supply for an electronic device using a battery or the like.
  • the present invention relates to a vehicle power supply device used in an electronic brake system or the like that electrically brakes a vehicle and a method for determining deterioration thereof.
  • a battery is used as a power source for electrically performing vehicle hydraulic control.
  • hydraulic control of the vehicle becomes impossible. This may make it impossible to brake the vehicle.
  • the conventional vehicle power supply device first obtains the internal resistance value and the capacitance value of a capacitor unit composed of a plurality of capacitors. Furthermore, the vehicle power supply device detects the temperature near the capacitor unit by a temperature sensor provided near the capacitor unit. The vehicular power supply device corrects the internal resistance value and the capacitance value based on the detected temperature. Each corrected value is compared with the degradation judgment reference value data corresponding to this temperature, thereby judging the degradation of the power source.
  • the internal resistance value of the capacitor unit Has a correlation with the reciprocal of the capacitance value.
  • this correlation changes.
  • the deterioration determination of the vehicle power supply device is performed using the property that the correlation changes. That is, the relationship between the internal resistance value and the capacitance value after deterioration of the capacitor unit is stored in advance in a ROM (Read Only Memory) connected to the control unit (microcomputer) for each temperature. Then, if the internal resistance value corresponding to the capacitance value corrected based on the temperature at a certain point has reached the stored determination standard value of the internal resistance value, it is determined that the vehicle power supply device has deteriorated. Is done.
  • FIG. 10 shows an example of determination reference value data for deterioration of the internal resistance value corresponding to the capacitance value.
  • the horizontal axis indicates the capacitance value
  • the vertical axis indicates the internal resistance value.
  • the correlation between the capacitance value and the internal resistance value varies depending on the temperature. Therefore, the correlation of the temperature range from 30 ° C to 30 ° C is shown in steps of 15 ° C.
  • the internal resistance value 230 ⁇ is the degradation criterion value 101 from the circled plot (0 ° C) when the capacitance value is 10F. Therefore, it is determined that the capacitor unit has deteriorated! /, Since it has still reached the judgment reference value 101.
  • a capacitor unit having a temperature of 30 ° C, a capacitance value of 11F, and an internal resistance value of 110m ⁇ is assumed. Similarly, it can be obtained from Fig. 10. In other words, from the plot (30 ° C) marked X when the capacitance value is 11F, it can be seen that the degradation criterion value 103 is an internal resistance of 80 m ⁇ . Therefore, since this capacitor unit exceeds the criterion value 103, it is determined that it has deteriorated! /.
  • the capacitor unit included in the vehicle power supply device has not deteriorated, but has been deteriorated, and it is erroneously determined that the usable capacitor unit has reached the end of its life
  • a vehicle power supply device that can be used to the original life of a capacitor unit and a method for determining the deterioration of the capacitor unit by solving the problem of being replaced and more accurately determining the deterioration of the capacitor unit.
  • a vehicle power supply device of the present invention includes a capacitor unit, a temperature sensor, a charging circuit, a capacitor unit current detection unit, a capacitor unit voltage detection unit, a control unit, a storage unit, and a determination unit.
  • the temperature sensor detects the temperature of the capacitor unit
  • the charging circuit charges the capacitor unit with power
  • the capacitor unit current detection unit detects the current value of the capacitor unit.
  • the capacitor unit voltage detection unit detects the voltage value of the capacitor unit
  • the control unit is electrically connected to the temperature sensor, the charging circuit, the capacitor unit current detection unit, and the capacitor unit voltage detection unit.
  • the internal resistance value and capacitance value of the capacitor unit are obtained from the value, and the storage unit By calculating the resistance value and the capacitance value, the correction formula used to obtain the internal resistance correction calculation value and the capacitance correction calculation value, and the capacitance correction calculation value force And a plurality of deterioration judgment formulas corresponding to the numerical range of the capacity correction calculation value, and the determination unit is based on at least one of the internal resistance determination reference value and the capacity correction calculation value. Determine the deterioration status of the capacitor unit.
  • a deterioration determination method for a vehicle power supply device includes a temperature detection step, an internal resistance value acquisition step, a capacitance value acquisition step, a correction calculation value acquisition step, an internal resistance determination reference value acquisition step, and a deterioration determination step.
  • the temperature detection step detects the temperature of the capacitor unit that also stores the auxiliary power
  • the internal resistance value acquisition step acquires the internal resistance value of the capacitor unit
  • the capacitance value acquisition step Acquire the capacitance value of the knit
  • the correction calculation value acquisition step acquires the internal resistance correction calculation value and the capacitance correction calculation value by correcting the internal resistance value and the capacitance value according to the temperature.
  • the resistance determination reference value acquisition step acquires an internal resistance determination reference value from the capacitance correction calculated value using a plurality of different deterioration determination formulas corresponding to the numerical range of the capacitance correction calculated value, and the deterioration determination step includes at least an internal resistance Based on either the determination reference value or the capacitance correction calculation value, the deterioration state of the capacitor unit is determined.
  • the deterioration determination of the vehicle power supply device is more accurately performed, and the vehicle power supply device is used until the original lifetime.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a vehicle equipped with a vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block circuit diagram of the vehicle power supply device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a flow of operations of the vehicle power supply device shown in FIG.
  • FIG. 4A is a time-dependent change diagram of the voltage value of the capacitor unit during charging of the vehicle power supply device shown in FIG.
  • FIG. 4B is a time-dependent change diagram of the voltage value of the capacitor unit during discharging of the vehicle power supply device shown in FIG.
  • FIG. 5A is a temperature change diagram of the capacitance value of the capacitor unit of the vehicle power supply device shown in FIG.
  • FIG. 5B is a temperature change diagram of the internal resistance value of the capacitor unit of the vehicle power supply device shown in FIG.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing a change with time of current-voltage characteristics of the capacitor unit of the vehicle power supply device shown in FIG.
  • FIG. 7A is a representative correlation diagram showing the relationship between the capacitance value based on the deterioration determination formula of the vehicle power supply device shown in FIG. 1 and the internal resistance deterioration determination reference value.
  • FIG. 7B is a correlation diagram for each temperature showing the relationship between the capacitance value based on the deterioration determination formula of the vehicle power supply device shown in FIG.
  • FIG. 8 is a graph showing the current-voltage characteristics of the capacitor unit of the vehicle power supply device shown in FIG. FIG.
  • FIG. 9A is a representative correlation diagram showing the relationship between the capacitance value based on the deterioration determination formula of the vehicle power supply device shown in FIG. 1 and the internal resistance deterioration determination reference value.
  • FIG. 9B is a correlation diagram for each temperature showing the relationship between the capacity value based on the deterioration determination formula of the vehicle power supply device shown in FIG. 1 and the internal resistance deterioration determination reference value.
  • FIG. 10 is a correlation diagram showing the relationship between the capacitance value based on the degradation judgment formula of the capacitor unit of the conventional vehicle power supply device and the degradation judgment reference value of the internal resistance value.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a vehicle equipped with a vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block circuit diagram of the vehicle power supply device according to the embodiment of the present invention.
  • a battery 21 is a 12 V battery for supplying electric power to a vehicle 20 of an automobile.
  • a vehicle power supply device 3 (hereinafter referred to as device 3) is provided.
  • An electronic control unit 6 that outputs information for controlling braking of the vehicle 20 is provided.
  • the electronic control unit 6 controls the braking of the vehicle 20.
  • Electric power is supplied from the battery 21 and the device 3 to the electronic control unit 6.
  • a brake pedal 24 for transmitting information for controlling the control of the vehicle 20 to the electronic control unit 6 is provided.
  • the information force transmitted from the brake pedal 24 is transmitted to the brake 25 via the electronic control unit 6 and the brake 25 is controlled.
  • the brake 25 brakes the tire 26.
  • the notch 21 is connected to an IG (ignition generator, ignition generator) provided in the device 3 via an idle switch 2 (hereinafter referred to as switch 2). ) It is connected to terminal 4 (hereinafter referred to as terminal 4).
  • the switch 2 is provided to start or end the operation of the vehicle 20.
  • the notch 21 is connected to a + BC terminal 5 (hereinafter referred to as terminal 5) and a power supply terminal 7 (hereinafter referred to as terminal 7).
  • Terminal 5 is provided to supply power to device 3.
  • the terminal 7 is provided in the electronic control unit 6.
  • the device 3 and the electronic control unit 6 include a communication input terminal 8 (hereinafter referred to as a terminal 8) and a communication output terminal 9
  • terminal 9 (Hereinafter referred to as terminal 9) and OUT terminal 12 (hereinafter referred to as terminal 12) are connected to each other.
  • the terminal 8 is provided for inputting a signal from the electronic control unit 6 to the device 3.
  • the terminal 9 is provided for outputting a signal from the device 3 to the electronic control unit 6.
  • the terminal 12 is provided to output auxiliary power stored in the capacitor unit 11 (hereinafter referred to as unit 11) when the voltage of the battery 21 is abnormal.
  • Battery voltage detection unit 10 (hereinafter referred to as detection unit 10) detects the voltage abnormality of battery 21.
  • a plurality of capacitors 11 a provided inside the device 3 constitutes the mute 11.
  • Device 3 is an auxiliary power supply for supplying power to electronic control unit 6 when battery 21 is abnormal. It has unit 11 as a source.
  • the capacitor 11a constituting the unit 11 is, for example, an electric double layer capacitor that can be rapidly charged and discharged.
  • the device 3 includes a charging circuit 13 for charging the unit 11 (hereinafter referred to as circuit 13) and a discharging circuit 14 for discharging from the unit 11 (hereinafter referred to as circuit 14).
  • the circuit 13 and the circuit 14 are controlled based on an instruction from the control unit 15.
  • the control unit 15 for example, a microcomputer is used.
  • circuit 13 is provided with a constant current control unit 13a in order to bring the voltage rise of the unit 11 close to a constant during charging of the unit 11.
  • a switch for supplying auxiliary power from the unit 11 to the electronic control unit 6 via the terminal 12 1 6 is provided.
  • a FET field-effect transistor
  • the device 3 includes a capacitor unit voltage detection unit 17a (hereinafter referred to as a detection unit 17a) for detecting the voltage of the unit 11, and a capacitor unit current detection unit 17b (hereinafter referred to as a detection unit 17a) that detects a current to the unit 11. , Referred to as a detector 17b).
  • a capacitor unit voltage detection unit 17a for detecting the voltage of the unit 11
  • a capacitor unit current detection unit 17b (hereinafter referred to as a detection unit 17a) that detects a current to the unit 11. , Referred to as a detector 17b).
  • a temperature sensor 18 for detecting the temperature of the unit 11 or the ambient temperature of the unit 11 is provided in the vicinity of the unit 11.
  • the temperature sensor 18 is a thermistor that has a high temperature sensitivity and that can easily configure a detection circuit.
  • a plurality of different deterioration determination formulas representing the relationship between the internal resistance value R and the capacitance value C after the unit 11 has deteriorated are stored in the storage unit 22 connected to the control unit 15.
  • the storage unit 22 uses a general ROM.
  • the storage unit 22 is not limited to the ROM, and may be a nonvolatile RAM (randam access memory).
  • a determination unit 23 that determines whether the unit 11 has deteriorated is provided in the control unit 15.
  • the storage unit 22 may be provided in the control unit 15. Further, the determination unit 23 may be provided outside the control unit 15.
  • the temperature sensor 18, the circuit 13, the detection unit 10, the circuit 14, the switch 16, the detection unit 17a, the detection unit 17b, and the storage unit 22 are electrically connected to the control unit 15. .
  • the switch 16 is connected to the control unit 15 via the detection unit 10. Have a success. That is, it is a configuration that is issued from the command force detection unit 10 to the switch 16 via the control unit 15. Therefore, electrically, the switch 16 and the control unit 15 are connected.
  • a power supply voltage of 12 V is supplied from the battery 21 to the control unit 15 via the terminal 4.
  • the vehicle 20 is activated.
  • a power supply voltage of 12 V is supplied from the battery 21 to the device 3 via the terminal 5.
  • a power supply voltage of 12V is supplied from the battery 21 to the electronic control unit 6 via the power supply terminal 7.
  • the control unit 15 controls the circuit 13, whereby the power supply voltage is supplied from the battery 21 to the unit 11, and the unit 11 is charged. In other words, a charge is accumulated in the unit 11.
  • the detection unit 10 detects the voltage of the battery 21. If the voltage of the battery 21 is equal to or higher than the predetermined voltage VO (hereinafter referred to as VO), it is determined that the operation of the battery 21 is normal.
  • VO is set to 9.5V. Note that VO is not limited to 9.5 V as long as it is a voltage that can drive a load such as the brake 25 that should be driven by the battery 21.
  • the control unit 15 controls the circuit 14 to discharge the auxiliary power stored in the unit 11. In other words, the charge stored in the unit 11 is released. This extends the life of the capacitor 11a.
  • the above operation is the operation of the device 3 when the battery 21 is operating normally. Next, the operation of the device 3 when the voltage of the battery 21 is lowered or when the battery 21 is abnormal will be described.
  • the control unit 15 determines that the voltage of the battery 21 is abnormal. And the control part 15 controls the switch 16 to be on. As a result, auxiliary power is supplied from the boot 11 to the electronic control unit 6 via the terminal 12. Note that the determination unit 23 may determine whether the battery 21 is abnormal. Further, the switch 16 is normally controlled to be in an off state when the battery 21 is operating normally.
  • control unit 15 transmits an abnormality signal of the notch 21 to the terminal 9. Then, the electronic control unit 6 displays the abnormality of the battery 21 on a display unit (not shown) provided inside the vehicle 20 and informs the driver (not shown) of the vehicle 20 of the abnormality of the battery 21. In addition, warn the driver to immediately stop the vehicle 20. At this time, the auxiliary power stored in the unit 11 is supplied to the electronic control unit 6. For this reason, the driver can operate the brake 25 to stop the vehicle 20 safely.
  • the control unit 15 sends the unit 11 to the electronic control unit 6 via the terminal 9. An abnormal signal is sent. Further, the electronic control unit 6 notifies the driver of the abnormality of the unit 11. In this way, the driver can request a maintenance company to inspect and replace the unit 11.
  • the abnormality of the unit 11 can be detected if the detection unit 17a monitors the voltage of the unit 11.
  • the change to the abnormality of the unit 11 is slow, for example, the abnormality of the unit 11 due to the deterioration of the capacitor 11a is not easily detected by the above method.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an operation flow of the vehicle power supply device according to the embodiment of the present invention.
  • the charging step is started.
  • the first temperature detection step is executed, and the temperature of the unit 11 or the ambient temperature of the unit 11 is detected by the temperature sensor 18 (step Sl).
  • the detector 17a detects the charging voltage charged to the unit 11 over time.
  • the detection unit 17b detects the charging current charged in the unit 11. That is, the voltage value detection step and the current value detection step are executed.
  • the capacitance value C and the internal resistance value R of the unit 11 are calculated from the measurement results of the charging voltage and the charging current detected by the detection unit 17a and the detection unit 17b (step S2). That is, the internal resistance value acquisition step and the capacitance value acquisition step are executed.
  • the capacitance value C and the internal resistance value R are calculated as follows.
  • FIG. 4A is a characteristic diagram showing a change with time of the charging voltage of the capacitor unit when charging the vehicle power supply device according to the embodiment of the present invention.
  • the solid line 31 indicates the time-dependent change in the charging voltage of the unit 11 since the charging of the unit 11 was started with a constant current.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the charging voltage of unit 11.
  • the internal resistance value R may be obtained from the voltage increase value VI before and after the resumption of charging. In this way, an accurate internal resistance value R can be obtained by interrupting charging halfway.
  • the detector 17a detects the voltage change rate of the charging voltage during the charging period until the charging of the unit 11 is completed.
  • the voltage change rate is indicated by the slope of the solid line 31.
  • the voltage change rate is determined by detecting the time At required for the charging voltage of the unit 11 to obtain a predetermined voltage difference.
  • Figure 4A 2V is used for the predetermined voltage difference.
  • the predetermined voltage difference is not necessarily 2V. If the voltage change rate of the charging voltage can be obtained accurately and in a short time, for example, it may be 0.2V or 5V.
  • FIG. 4B is a characteristic diagram showing a change over time in the discharge voltage of the capacitor unit when discharging the vehicle power supply device according to the embodiment of the present invention.
  • the change over time in the discharge voltage of the unit 11 after the discharge is started from the unit 11 with a constant current is indicated by a solid line 32.
  • the horizontal axis shows time
  • the vertical axis shows the discharge voltage of unit 11.
  • the internal resistance value R may be obtained from the voltage drop value VI before and after the discharge is restarted.
  • the accurate internal resistance value R can be obtained by interrupting the discharge in the middle.
  • the detection unit 17a detects the voltage change rate of the discharge voltage during the discharge period until the discharge of the unit 11 is completed.
  • the voltage change rate is indicated by the slope of the solid line 32.
  • the voltage change rate is determined by detecting the time At required for the discharge voltage of the unit 11 to obtain a predetermined voltage difference.
  • 2V is used for the predetermined voltage difference.
  • the predetermined voltage difference is not necessarily limited to 2V. If the voltage change rate of the discharge voltage can be obtained accurately and in a short time, for example, it may be 0.2V or 5V.
  • the charging / discharging step in which charging or discharging of electric power is performed at a constant current is performed on the unit 11.
  • a current value detection step and a voltage value detection step are executed.
  • an internal resistance value acquisition step is executed based on the obtained voltage value and current value, and an internal resistance value R is obtained.
  • a capacitance value acquisition step is executed based on the obtained voltage change rate and current value, and a capacitance value R is obtained.
  • the charging / discharging step ends after the completion of charging or discharging, the internal resistance value R and the capacitance value C cannot be obtained in the measurement using the above method. Therefore, after completion of charging or discharging, the values of the internal resistance value R and the capacitance value C obtained during the charging / discharging step are used to change the temperature of the unit 11 or the ambient temperature of the unit 11. Considering the change, the degradation of unit 11 is estimated.
  • FIG. 5A and FIG. 5B are temperature change diagrams of standard characteristics of the capacitor unit used in the vehicle power supply device according to the embodiment of the present invention.
  • Fig. 5A shows the temperature change of the capacitance value
  • Fig. 5B shows the temperature change of the internal resistance value.
  • FIG. 5A shows a temperature characteristic at a capacity standard value Cnor (hereinafter, referred to as a standard value C nor) that is a standard value of the capacity value C of the unit 11.
  • the standard value Cnor of the unit 11 is an average value obtained by measuring the capacity value C of a large number of new units 11. Therefore, the capacity value C of the new unit 11 has a value close to the standard value Cnor indicated by the temperature characteristic line 33a in FIG. 5A.
  • the capacity value C of the unit 11 gradually decreases. For this reason, for example, as shown in FIG.
  • the measured unit 11 and the new unit 11 are measured by the capacitance value C obtained in step S2 and the standard value C nor indicated by the temperature characteristic line 33a regardless of the temperature of the unit 11.
  • the difference in capacitance value C is obtained as a constant value.
  • the capacity value C at the temperature of the unit 11 can be easily estimated.
  • a standard value Cnor of 15 ° C is also obtained as shown in Fig. 5A.
  • the standard value Cnor is 15F.
  • the degree of deterioration of the unit 11 at that time point is estimated from only the measured temperature condition. It is.
  • the internal resistance value R is also estimated only from the measured temperature condition.
  • FIG. 5B shows a temperature characteristic at an internal resistance standard value Rnor (hereinafter referred to as a standard value Rnor) that is a standard value of the internal resistance value R of the unit 11.
  • the standard value Rnor of the unit 11 is an average value obtained by measuring the internal resistance value R of a large number of new units 11. Therefore, the internal resistance value R of the new unit 11 is indicated by the temperature characteristic line 33b in FIG. 5B. It has a value near the standard value Rnor.
  • the internal resistance value R when the unit 11 is measured at a temperature of 0 ° C. is 130 ⁇ ⁇ .
  • the standard value Rnor of a new unit 11 at 0 ° C is 60m ⁇ , as shown in Fig. 5B.
  • the increase in the internal resistance value R is defined as an internal resistance deterioration correction value Rcor (hereinafter referred to as a correction value Rcor) with respect to the internal resistance value R.
  • the correction value Rcor is obtained from the internal resistance value R obtained in step S2 of the flowchart of FIG. 3 and the force shown in FIG. 5B. Then, the correction value Rcor is obtained in step S3 in the same manner as the correction value Ccor.
  • step S4 After acquiring the correction values Rcor and Ccor as described above, the deterioration determination is performed in step S4 based on at least one of the capacitance value C and the internal resistance value R. Is called.
  • Step S4 is the first deterioration determination step.
  • the deterioration determination value values of the determination value Clim and the determination value Rlim are stored in the bullying storage unit 22. Further, the deterioration determination in the first deterioration determination step is performed by the determination unit 23.
  • the judgment value Rlim means a limit value that cannot be used as the unit 11 when the internal resistance value R exceeds the judgment value Rlim.
  • the standard value Rn of the new unit 11 is used. It is set to about 5 times or.
  • the judgment value Clim means a limit value that cannot be used as the unit 11 when the capacitance value C falls below the judgment value Clim.
  • step S4 If it is determined No in step S4, the charging of the unit 11 has already been completed, so the internal resistance value R and the capacitance value C are estimated as follows.
  • step S6 the temperature of the unit 11 or the ambient temperature of the unit 11 is measured.
  • step S7 a failure determination of the temperature sensor 18 is made. If the temperature sensor 18 is broken or short-circuited (Yes in step S7), it means that the detected temperature is not accurate. Therefore, if the temperature sensor 18 has failed, the temperature condition is set to the maximum operating temperature of the unit 11 (step S8). Thereafter, based on the maximum operating temperature, a correction calculation value Real of an internal resistance value R, which will be described later, is acquired, and the deterioration of the unit 11 is determined.
  • the reason why the temperature is set to the maximum operating temperature of the unit 11 is that the higher the operating temperature of the unit 11, the more severe the criterion for deterioration.
  • the maximum operating temperature of the unit 11 is set to 30 ° C.
  • the operating temperature range of the unit 11 is set to ⁇ 30 ° C. to 30 ° C.
  • a thermistor is used for the temperature sensor 18. For this reason, when the operating temperature range of the unit 11 is outside, the sensitivity of the temperature sensor 18 may be abnormal. For example, the sensitivity of the temperature sensor 18 becomes extremely large or extremely small. This deteriorates the accuracy of the temperature detected by the temperature sensor 18. In addition, from the viewpoint of the material or structure of Unit 11, Unit 11 cannot fully guarantee the capacity as an auxiliary power source.
  • the deterioration determination of the unit 11 is not performed until the temperature detected by the temperature sensor 18 falls within the operating temperature range.
  • the control unit 15 controls not to perform this deterioration determination.
  • step S10 a correction calculation value acquisition step is performed in step S10.
  • the capacitance correction calculation value Ccal (hereinafter referred to as calculation value Ccal) of unit 11 capacitance value C and internal resistance correction R internal resistance correction calculation value Real (hereinafter referred to as calculation value Real) ) Is obtained.
  • the calculated value Ccal and the calculated value Real are obtained by using the correction values Ccor and Rcor obtained in step S3, and the characteristic diagrams of Fig. 5A and Fig. 5B, respectively, based on the temperature obtained in step S6. Obtained (step S1 0).
  • a correction value Ccor with respect to the standard value Cnor is subtracted from the standard value Cnor to obtain a calculated value Ccal. Further, the correction value Rcor for the standard value Rnor is added to the standard value Rnor, whereby the calculated value Real is obtained.
  • step S4 the deterioration of the unit 11 is determined based on either the calculated value Real or the calculated value Ccal obtained in step S10. That is, when the calculated value Real is equal to or larger than the determination value R1 im (Yes in step S11), it is determined that the unit 11 is deteriorated because the unit 11 exceeds the deterioration limit. Alternatively, when the calculated value Ccal is equal to or less than the determination value Clim (Yes in step S11), similarly, since the unit 11 exceeds the deterioration limit, it is determined that the unit 11 is deteriorated.
  • Step S5 is the second deterioration determination step.
  • the deterioration determination in the second deterioration determination step is performed by the determination unit 23.
  • step S11 the coefficient of the deterioration determination formula corresponding to the calculated value Ccal is acquired from the storage unit 22 to the determination unit 23 (step S12 to step S15).
  • step S12 it is determined which numerical range the calculated value Ccal is in. Then, by determining the value of the calculated value Ccal, the coefficient of the deterioration determination formula to be acquired is determined, and the coefficient of the deterioration determination formula is acquired as shown in steps S13 to S15, respectively.
  • step S14 when the value of the calculated value Ccal falls within the numerical range of the deterioration judgment formula at the time of the second power supply, the second coefficient is acquired (step S14). Furthermore, similarly, when the value of the calculated value Cca 1 is within the numerical range of the deterioration determination formula at the time of the third power supply, the coefficient for the third time is acquired (step S15).
  • the reference value Rstd corresponds to the limit value for deterioration of the unit 11. For this reason, the reference value Rstd is compared with the previously calculated value Real. If the reference value Rstd is less than or equal to the calculated value Real (Yes in step SI 7), the deterioration limit has been exceeded and unit 11 has deteriorated. It is judged that In other words, when Rstd ⁇ Rcal, unit 11 exceeds the deterioration limit, so it is determined that unit 11 has deteriorated. If it is determined that the unit 11 is deteriorated, the control unit 15 transmits a deterioration abnormality signal notifying the deterioration of the unit 11 to the electronic control unit 6 via the communication output terminal 9 (step S5). .
  • Step S17 is a third deterioration determination step. In addition, the deterioration determination in the third deterioration determination step is performed by the determination unit 23.
  • step S17 If it is determined No in step S17, since the calculated value Real of unit 11 has not yet reached the deterioration limit, it is determined that unit 11 is normal, the process returns to step S6, and again. The deterioration determination is continuously repeated.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing a change with time in the current-voltage characteristics of the capacitor unit when electric power is continuously supplied to the vehicle power supply apparatus power load in the embodiment of the present invention. .
  • voltage 35 the capacitor unit voltage 35
  • the voltage 35 slightly drops from the start voltage Vstr (hereinafter referred to as Vstr) before the load is turned on. Thereafter, the load current 34 continues to decrease as the constant load current lent (hereinafter referred to as lent) flows continuously. Furthermore, the load is turned off at time T4 after time t has elapsed. As a result, the voltage 35 slightly rises to an end voltage Vend (hereinafter referred to as Vend) which is a certain voltage value.
  • the unit 11 has deteriorated. From this, it is determined that the unit 11 has deteriorated if the calculated value Real is on the line 36 of the curve 36 or in the part above the curve 36 indicated by the arrow 36 ⁇ . On the contrary, if the calculated value Real is below the curve 36 indicated by the arrow 36m, it is determined that the unit 11 is normal.
  • the capacitance value C tends to decrease and the internal resistance value R tends to increase.
  • the lower right value indicated by the arrow 36m indicates that the unit 11 is normal
  • the upper left value indicated by the arrow 36 ⁇ indicates that the unit 11 is deteriorated. It shows that.
  • the unit 11 is indicated by a standard force curve 36 for determining whether the condition of the unit 11 is normal or deteriorating.
  • the voltage of the unit 11 is Vstr before the operation of the device 3. However, it is assumed that the operation of the device 3 causes a constant load current lent to flow from the unit 11 during the time t, and the voltage after the operation of the device 3 becomes Vend. That is, it is assumed that the state of the load current 34 and the capacitor unit voltage 35 of the unit 11 has occurred as shown in FIG.
  • Vmin is a minimum power supply voltage required for the electronic control unit 6 to operate normally. Therefore, it is required to satisfy equation (1).
  • the voltage drop value ⁇ includes a voltage drop due to electric power consumed by the braking operation of the vehicle 20. In addition, it is expressed as the sum of the voltage drop due to the power consumption of the internal resistance of the wiring system or capacitor 11a.
  • the voltage drop value Vlod due to the braking operation of the vehicle 20 is expressed by the following equation according to the charge amount Q of the unit 11 and the capacity value.
  • Vload Q / C ... Formula (4)
  • Equation (4) the charge amount Q is the charge consumed by the braking operation of the vehicle 20, so
  • Vload (lcntXt) / C (6)
  • the voltage drop value Vdr due to the wiring system is a constant voltage drop value Vf that is less dependent on current like a diode and the total resistance value Rloss such as the resistance value of the wiring system or the resistance value of the switching element. And is represented by the following equation.
  • Vdr Vf + (Rloss X lent)... Formula (7)
  • Vc RXIcnt Equation (8)
  • Equation (10) is transformed and
  • Equation (12) Equation (12).
  • the coefficient A and the coefficient B are determined that the unit 11 is deteriorated in consideration of a margin such as a measurement error between the internal resistance value R and the capacitance value C of the unit 11. It is set to be strict in the direction. Specifically, a 20% margin force capacity value C is added to the internal resistance value R, and a 15% margin is added to the value C, respectively.
  • Expression (13) is the deterioration determination expression (13).
  • FIG. 7A and FIG. 7B show that the power value of the vehicle power supply in the embodiment of the present invention is also the capacity value and internal resistance deterioration according to the deterioration judgment formula when power is continuously supplied to the load.
  • the correlation diagram which shows the relationship with a criterion value is shown.
  • Figure 7A shows a representative correlation diagram and
  • Figure 7B shows the temperature.
  • a correlation diagram for each degree is shown.
  • the coefficients A 'and B' vary with temperature. In other words, since it has a temperature coefficient, a different deterioration judgment formula (13) is used for each temperature. As shown in FIG. 7B, the deterioration judgment formulas (13) different for each temperature are graphed as curves 36a, 36b, 36c, 36d, and 36e.
  • Curve 36a represents the deterioration judgment formula (13) at ⁇ 30 ° C.
  • Curve 36b shows the deterioration judgment formula (13) at -15 ° C.
  • curve 36c shows the deterioration judgment formula (13) at 0 ° C.
  • Curve 36d shows the deterioration judgment formula (13) at 15 ° C.
  • a curve 36e shows the deterioration determination formula (13) at 30 ° C.
  • FIG. 8 is a time-dependent change diagram of the current-voltage characteristics of the capacitor unit when power is intermittently supplied from the capacitor unit to the load in the vehicle power supply device according to the embodiment of the present invention.
  • the upper diagram shows the change in load current over time
  • the lower diagram shows the change in capacitor unit voltage over time.
  • 9A and FIG. 9B show the capacitance value and internal resistance deterioration according to the deterioration judgment formula when power is intermittently supplied from the capacitor unit to the load in the vehicle power supply device according to the embodiment of the present invention. It is a correlation diagram which shows the relationship with a criterion value.
  • FIG. 9A shows a representative correlation diagram
  • FIG. 9B shows a correlation diagram for each temperature.
  • FIG. 8 shows the case where the power is intermittently supplied three times.
  • the load is turned on for unit 11 at time T21 (load on).
  • the voltage 39 drops slightly from the voltage before the load is turned on.
  • the load 39 continues to decrease as the constant load current lent continuously flows again.
  • the load is turned off at time T22 after time t2.
  • the voltage 39 slightly increases to a certain voltage value.
  • the load is turned on for unit 11 (load on).
  • the voltage 39 drops slightly from the voltage before the load is turned on.
  • the load current 38 continuously flows through the constant load current lent again, the load is turned off at time T32 after the time t3 has elapsed.
  • the voltage 39 slightly rises to the end voltage Vend, which is a certain voltage value.
  • reference value Rstd for capacity value C of unit 11 when power is intermittently supplied from unit 11 to the load is shown in FIG. 9A.
  • the reference value Rstd is indicated by three curves 40a, 40b, and 40c, depending on the number of times the power is supplied from the unit 11 to the load.
  • Each of these three curves 40a, 40b, and 40c force S represents a deterioration judgment formula.
  • each of the curves 40a, 40b, and 40c forces of the bending line 40 force was synthesized such that the capacitance value C was the largest and the internal resistance value R was the smallest. It is a bent line. Therefore, the bent line 40 shown in FIG. 9A serves as a deterioration determination line when power is intermittently supplied from the unit 11 to the load. Thus, if the calculated value Real is below the bending line 40 indicated by the arrow 40m, the unit 11 is determined to be normal. On the contrary, if the calculated value Real force arrow 40 ⁇ is above the bending line 40, the unit 11 is determined to be deteriorated.
  • step S11 the determination value Rlim or the determination value Clim as the deterioration limit characteristic of the unit 11 is compared with the calculated value Rca or the calculated value Ccal, respectively.
  • the judgment value Rlim is indicated by a straight line 41
  • the judgment value Clim is indicated by a straight line 42.
  • the bending line 40 is synthesized from the curves 40a, 4Ob, and 40c as described above.
  • the decision value Rlim and the decision value Clim are considered and synthesized. That is, the maximum value of the internal resistance value R indicated by the bending line 40 is indicated by the judgment value Rlim, and the minimum value of the capacitance value C indicated by the bending line 40 is indicated by the determination value Clim.
  • the deterioration judgment formulas used when power is intermittently supplied from the unit 11 to the load are the three formulas represented by the curves 40a, 40b, and 40c, respectively. Is used. That is, the number of deterioration determination formulas used for determining the deterioration of the unit 11 corresponds to the number of times power is supplied when the power of the unit 11 is intermittently supplied to the load. For example, if the number of times of supply is power, the number of deterioration judgment formulas used will be four. If the number of payments is 6, the number of deterioration judgment formulas used is 6. Therefore, the number of times that power is intermittently supplied from the unit 11 to the load is assumed, and an assumed number of deterioration judgment formulas that are greater than or equal to the number of intermittent supply are stored in the storage unit 22 in advance. Yes.
  • the degradation judgment formula is the two formulas shown in step S11 (Real ⁇ Rlim or Ccal ⁇ Clim). Unit 11 is judged to be degraded. Furthermore, when the calculated value Ccal is in one of the horizontal axis areas C12, C13, and C14 in Fig. 9A, appropriate coefficients A 'and B' are selected according to the numerical range of the calculated value Ccal, and from the storage unit 22 To be acquired. The obtained coefficients A 'and B' are substituted into the deterioration judgment formulas (curves 40a, 40b, and 40c) according to the respective ranges, and the deterioration is judged by calculation.
  • the deterioration determination is performed by using a plurality of different deterioration determination expressions, and the deterioration determination method according to the embodiment of the present invention, and the deterioration determination expression of only one expression is used.
  • the deterioration determination expression of only one expression is used.
  • Each feature will be explained while comparing with the conventional degradation judgment method. Note that only one conventional deterioration judgment formula is indicated by a broken line 43 in FIG. 9A.
  • the deterioration determination of unit 11 is performed using only one deterioration determination expression indicated by the broken line 43.
  • the coordinates P1 (C1, R1) are clearly below the deterioration judgment formula indicated by the broken line 43, so that the unit 11 is judged to be normal.
  • the capacitance correction calculation value C1 (hereinafter referred to as the calculation value C1) is substituted into the equation (13) to obtain the judgment value Rstd, and the same result is obtained even when compared with the internal resistance value correction calculation value R1. .
  • the deterioration determination method shown in the present embodiment is used to determine the deterioration of unit 11
  • the numerical value range of calculated value C2 is in the range of C13. Therefore, the deterioration judgment formula shown by the curve 40b is used.
  • the deterioration determination becomes inaccurate when intermittent power supply is performed from the unit 11 to the load. In other words, it is determined that the conventional deterioration determination method has deteriorated even though it has not deteriorated. However, if the unit 11 in the same state is subjected to deterioration determination using the deterioration determination method according to the present embodiment, an accurate deterioration determination is made. Furthermore, as indicated by the solid line arrow 45 in FIG. 9A, it is assumed that the deterioration of the unit 11 further proceeds and reaches the coordinates P3 (C3, R3).
  • the numerical range force C12 of the capacity correction calculated value C3 (hereinafter referred to as calculated value C3) It is in range. Therefore, the deterioration judgment formula shown by the curve 40a is used.
  • the lifetime of the unit 11 is determined accurately and long enough to correspond to the area surrounded by the bent line 40 and the broken line 43.
  • the coefficients A ′ and B ′ change depending on the temperature.
  • Figure 9B shows how the coefficient changes with temperature.
  • the deterioration determination conditions that differ for each temperature are graphed as bent lines 50a, 50b, 50c, 50d, and 50e, as shown in FIG. 9B.
  • the bent line 50a indicates the deterioration judgment condition at ⁇ 30 ° C.
  • the bent line 50b shows the deterioration judgment condition at -15 ° C.
  • the bent line 50c indicates the deterioration determination condition at 0 ° C.
  • bent Line 50d shows the deterioration judgment condition at 15 ° C.
  • Bending line 50e indicates the deterioration judgment condition at 30 ° C.
  • the storage unit 22 connected to the control unit 15 has a plurality of deterioration determination formulas corresponding to the temperature. Furthermore, coefficients for each temperature corresponding to a plurality of deterioration judgment formulas are stored. Then, an appropriate coefficient is applied according to the temperature at which the deterioration determination of the unit 11 is performed.
  • the configuration and operation of the vehicle power supply device 3 described above realizes a more accurate deterioration determination than the conventional vehicle power supply device.
  • the vehicle power supply device 3 in which the unit 11 is used up to its original life and the deterioration determination method for the vehicle power supply device are provided.
  • the capacitor cup is used for a long time until the inherent life, and in particular, an electronic brake that electrically brakes the vehicle. It is useful as an emergency power source for the system.

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Abstract

　車両用電源装置は、補助電力を蓄える複数のキャパシタからなるキャパシタユニットと温度センサと充電回路とキャパシタユニット電流検出部とキャパシタユニット電圧検出部と制御部と記憶部と判定部とを有し、記憶部は、得られた温度に応じて、内部抵抗値と容量値とを補正計算することによって、内部抵抗補正計算値と容量補正計算値とを得るために用いられる補正計算式と、容量補正計算値から内部抵抗判定基準値を計算するために用いられ、容量補正計算値の数値範囲に対応して設けられた複数の劣化判定式と、を格納し、判定部は、少なくとも内部抵抗判定基準値と容量補正計算値とのいずれかに基づいて、キャパシタユニットの劣化の状態を判断する。この構成によって、より正確に劣化判定が行われる車両用電源装置が提供され、元々有する寿命まで使用される車両用電源装置が実現される。

Description

明 細 書
車両用電源装置とその劣化判定方法
技術分野
[0001] 本発明は、バッテリ (battery)等を利用した電子機器の非常用電源に関する。特に 、車両の制動を電気的に行う電子ブレーキシステム等に利用される車両用電源装置 とその劣化判定方法とに関する。
背景技術
[0002] 近年、ハイブリッドカー（hybrid vehicles)と電気自動車との開発が急速に進めら れている。これに伴い、車両の制動について、従来力も用いられている機械的な油 圧制御から電気的な油圧制御へ変えるための各種の提案がなされている。
[0003] 一般に、車両の油圧制御を電気的に行うための電源としてバッテリが用いられてい る。し力しながら、何らかの原因によって、バッテリからの電力供給が断たれると、車両 の油圧制御ができなくなる。このことによって、車両の制動ができなくなることがある。
[0004] そこで、ノ ッテリとは別に、補助電源として大容量キャパシタ等を搭載することによつ て、非常時の対応ができるような車両用電源装置が各種提案されている。
[0005] し力しながら、車両用電源装置は非常時の車両制動に関わるため、非常時に確実 に電力供給が行われることが極めて重要である。このため、車両用電源装置のキー デバイスであるキャパシタ（capacitor)の劣化判断を確実に行うことが求められて！/ヽ る。
[0006] このような状況にぉ 、て、従来の車両用電源装置は、まず、複数のキャパシタから なるキャパシタユニット（capacitor unit)の内部抵抗値と容量値とを求める。さらに、 車両用電源装置は、キャパシタユニット近傍に設けられた温度センサによって、キヤ パシタユニット近傍の温度を検出する。車両用電源装置は、検出された温度に基づ いて、内部抵抗値と容量値とを補正する。それぞれ補正された値が、この温度に対 応した劣化判定基準値データと対比されることによって、電源の劣化判断がなされて いる。
[0007] すなわち、負荷への電力供給を満たす場合には、キャパシタユニットの内部抵抗値 は、容量値の逆数と相関関係を有している。し力しながら、キャパシタユニットが劣化 すると、この相関関係が変化する。
[0008] そこで、この相関関係が変化する性質を利用して、車両用電源装置の劣化判断が 行われる。つまり、事前に、キャパシタユニットが劣化した後の内部抵抗値と容量値と の関係が、温度毎に制御部（マイクロコンピュータ）に接続した ROM (Read only memory)に記憶されている。そして、ある時点の温度に基づいて補正された容量値 に対応する内部抵抗値が、記憶された内部抵抗値の劣化の判定基準値に達してい るならば、車両用電源装置が劣化したと判断される。
[0009] 容量値に対応する内部抵抗値の劣化の判定基準値データの一例が図 10に示され ている。図 10において、横軸は容量値を示し、縦軸は内部抵抗値を示す。また、容 量値と内部抵抗値との間の相関関係は温度によって異なる。したがって、温度が 3 0°Cから 30°Cの条件の相関関係が、 15°C刻みで示されている。
[0010] たとえば、温度が 0°Cで、容量値が 10F、内部抵抗値が 130m Ωであるキャパシタ ユニットを想定する。 0°Cにおける劣化の判定基準値（限界値)が、図 10より得られる 。つまり、容量値が 10F時の丸印のプロット（0°C)から、内部抵抗値 230πιΩが劣化 の判定基準値 101である。したがって、このキャパシタユニットは、まだ判定基準値 1 01に達して 、な 、ので、劣化して!/、な 、と判断される。
[0011] 同様に、温度が 15°Cで、容量値が 11F、内部抵抗値が 115m Ωであるキャパシタ ユニットを想定する。 15°Cにおける劣化の判定基準値力 同様に、図 10より得られる 。つまり、容量値が 11F時の四角印のプロット（15°C)から、劣化の判定基準値 102 は内部抵抗値 180m Ωであることがわかる。したがって、このキャパシタユニットも、ま だ判定基準値 102に達して 、な 、ので、劣化して!/、な 、と判断される。
[0012] 一方、温度が 30°Cで、容量値が 11F、内部抵抗値が 110m Ωであるキャパシタュ ニットを想定する。 30°Cにおける劣化の判定基準値力 同様に、図 10より得られる。 つまり、容量値が 11F時の X印のプロット（30°C)から、劣化の判定基準値 103は内 部抵抗値 80m Ωであることがわかる。したがって、このキャパシタユニットは判定基準 値 103を超えて 、るので、劣化して!/、ると判断される。
[0013] なお、このような従来の車両用電源装置は、たとえば、日本特許出願公開 2005— 28908号公報に開示されて 、る。
発明の開示
[0014] 本発明は、車両用電源装置に含まれるキャパシタユニットが劣化していないにも拘 らず、劣化していると判断され、まだ使用可能なキャパシタユニットが寿命に至ったと 誤判定され、交換されてしまうという課題を解決し、キャパシタユニットの劣化判断が より正確に行われることによって、キャパシタユニットが有する本来の寿命まで使用可 能な車両用電源装置とその劣化判定方法とを提供する。
[0015] 本発明の車両用電源装置は、キャパシタユニットと温度センサと充電回路とキャパ シタユニット電流検出部とキャパシタユニット電圧検出部と制御部と記憶部と判定部と を有し、キャパシタユニットは補助電力を蓄える複数のキャパシタカもなり、温度セン サはキャパシタユニットの温度を検出し、充電回路はキャパシタユニットに電力を充 電し、キャパシタユニット電流検出部はキャパシタユニットの電流値を検出し、キャパ シタユニット電圧検出部はキャパシタユニットの電圧値を検出し、制御部は、温度セ ンサと充電回路とキャパシタユニット電流検出部とキャパシタユニット電圧検出部とに 電気的に接続され、電圧値と電流値とから、キャパシタユニットの内部抵抗値と容量 値とを取得し、記憶部は、温度に応じて、内部抵抗値と容量値とを補正計算すること によって、内部抵抗補正計算値と容量補正計算値とを得るために用いられる補正計 算式と、容量補正計算値力 内部抵抗判定基準値を計算するために用いられ、容量 補正計算値の数値範囲に対応して設けられた複数の劣化判定式と、を格納し、判定 部は、少なくとも内部抵抗判定基準値と容量補正計算値とのいずれかに基づいて、 キャパシタユニットの劣化の状態を判断する。この構成によって、より正確に劣化判定 が行われる車両用電源装置が提供され、元々有する寿命まで使用される車両用電 源装置が実現される。
[0016] 本発明の車両用電源装置の劣化判定方法は、温度検出ステップと内部抵抗値取 得ステップと容量値取得ステップと補正計算値取得ステップと内部抵抗判定基準値 取得ステップと劣化判定ステップとを有し、温度検出ステップは、補助電力を蓄える 複数のキャパシタカもなるキャパシタユニットの温度を検出し、内部抵抗値取得ステツ プはキャパシタユニットの内部抵抗値を取得し、容量値取得ステップはキャパシタュ ニットの容量値を取得し、補正計算値取得ステップは、温度に応じて、内部抵抗値と 容量値とを補正計算することによって、内部抵抗補正計算値と容量補正計算値とを 取得し、内部抵抗判定基準値取得ステップは、容量補正計算値の数値範囲に対応 した複数の異なる劣化判定式を用いて、容量補正計算値から内部抵抗判定基準値 を取得し、劣化判定ステップは、少なくとも内部抵抗判定基準値と容量補正計算値と のいずれかに基づいて、キャパシタユニットの劣化の状態を判断する。この方法によ つて、より正確に車両用電源装置の劣化判定が行われ、車両用電源装置が元々有 する寿命まで使用される。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は本発明の実施の形態における車両用電源装置を搭載した車両を示す概 要図である。
[図 2]図 2は図 1に示す車両用電源装置のブロック回路図である。
[図 3]図 3は図 1に示す車両用電源装置の動作の流れを示すフローチャートである。
[図 4A]図 4Aは図 1に示す車両用電源装置の充電時のキャパシタユニットの電圧値 の経時変化図である。
[図 4B]図 4Bは図 1に示す車両用電源装置の放電時のキャパシタユニットの電圧値 の経時変化図である。
[図 5A]図 5Aは図 1に示す車両用電源装置のキャパシタユニットの容量値の温度変 化図である。
[図 5B]図 5Bは図 1に示す車両用電源装置のキャパシタユニットの内部抵抗値の温 度変化図である。
[図 6]図 6は図 1に示す車両用電源装置のキャパシタユニットの電流電圧特性の経時 変化を示す特性図である。
[図 7A]図 7Aは図 1に示す車両用電源装置の劣化判定式による容量値と内部抵抗 劣化判定基準値との関係を示す代表相関図である。
[図 7B]図 7Bは図 1に示す車両用電源装置の劣化判定式による容量値と内部抵抗劣 化判定基準値との関係を示す温度毎の相関図である。
[図 8]図 8は図 1に示す車両用電源装置のキャパシタユニットの電流電圧特性の経時 変化図である。
[図 9A]図 9Aは図 1に示す車両用電源装置の劣化判定式による容量値と内部抵抗 劣化判定基準値との関係を示す代表相関図である。
[図 9B]図 9Bは図 1に示す車両用電源装置の劣化判定式による容量値と内部抵抗劣 化判定基準値との関係を示す温度毎の相関図である。
[図 10]図 10は従来の車両用電源装置のキャパシタユニットの劣化判定式による容量 値と内部抵抗値の劣化判定基準値との関係を示す相関図である。
符号の説明
[0018] 3 車両用電源装置
6 電子制御部
11 キャパシタユニット
11a キャパシタ
13 充電回路
14 放電回路
15 制御部
16 スィッチ
17a キャパシタユニット電圧検出部
17b キャパシタユニット電流検出部
18 温度センサ
20 車両
21 バッテリ
22 記憶部
23 判定部
25 ブレーキ
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
[0020] (実施の形態）
図 1は、本発明の実施の形態による車両電源装置を搭載した車両の概要図を示す 。また、図 2は、本発明の実施の形態における車両用電源装置のブロック回路図であ る。
[0021] 図 1において、バッテリ 21は、自動車の車両 20内に電力を供給するための 12V用 ノ ッテリである。ノ ッテリ 21の補助電源として、車両用電源装置 3 (以下、装置 3と呼 ぶ）が設けられている。車両 20の制動を制御するための情報を出力する電子制御部 6が設けられている。電子制御部 6が車両 20の制動を制御する。バッテリ 21と装置 3 とから、電子制御部 6へ電力供給が行われる。さらに、電子制御部 6へ車両 20の制 動を制御する情報を伝達するためのブレーキペダル (brake pedal) 24が設けられ ている。ブレーキペダル 24から伝達された情報力 電子制御部 6を介してブレーキ 2 5へ伝達されて、ブレーキ 25が制御される。このことによって、ブレーキ 25がタイヤ 26 を制動する。
[0022] 図 2において、ノ ッテリ 21は、イダ-ッシヨンスィッチ（ignition switch) 2 (以下、ス イッチ 2と呼ぶ）を介して、装置 3に設けられた IG (イダ-ッシヨンジェネレータ、 ignitio n generator)端子 4 (以下、端子 4と呼ぶ）に接続されている。スィッチ 2は、車両 20 の動作を開始または終了させるために設けられている。さらに、ノ ッテリ 21は、 +BC 端子 5 (以下、端子 5と呼ぶ）と電源供給端子 7 (以下、端子 7と呼ぶ）とに接続されて いる。端子 5は、装置 3に電力を供給するために設けられている。端子 7は、電子制御 部 6に設けられている。
[0023] 装置 3と電子制御部 6とは、通信入力端子 8 (以下、端子 8と呼ぶ）と通信出力端子 9
(以下、端子 9と呼ぶ）と OUT端子 12 (以下、端子 12と呼ぶ）とを介して、それぞれ接 続されている。端子 8は、電子制御部 6から装置 3へ信号を入力するために設けられ ている。端子 9は、装置 3から電子制御部 6へ信号を出力するために設けられている。 端子 12は、ノ ッテリ 21の電圧異常時に、キャパシタユニット 11 (以下、ユニット 11と呼 ぶ）に蓄電された補助電力を出力するために設けられている。バッテリ電圧検出部 1 0 (以下、検出部 10と呼ぶ）が、ノ ッテリ 21の電圧異常を検出する。装置 3の内部に 設けられた複数のキャパシタ 11 aがュ-ット 11を構成する。
[0024] 次に、装置 3の構成について詳しく説明する。
[0025] 装置 3は、バッテリ 21の異常時に、電子制御部 6へ電力を供給するための補助電 源として、ユニット 11を有している。ユニット 11を構成するキャパシタ 11aは、たとえば 、急速に充放電が可能な電気二重層コンデンサが用いられて 、る。
[0026] さらに、装置 3は、ユニット 11へ充電を行うための充電回路 13 (以下、回路 13と呼 ぶ）とユニット 11から放電を行うための放電回路 14 (以下、回路 14と呼ぶ）とを有して いる。回路 13と回路 14とは、制御部 15からの指示に基づいて制御される。制御部 1 5には、たとえば、マイクロコンピュータが用いられている。
[0027] なお、回路 13には、ユニット 11の充電中における、ユニット 11の電圧上昇を一定に 近づけるため、定電流制御部 13aが設けられて 、る。
[0028] 検出部 10と電子制御部 6との間には、バッテリ 21の電圧異常が検出されたときに、 ユニット 11から端子 12を介して電子制御部 6に補助電力を供給するためのスィッチ 1 6が設けられている。スィッチ 16には、たとえば、 FET (field -effect transistor, 電界効果トランジスタ）が用いられて 、る。
[0029] また、装置 3には、ユニット 11の電圧を検出するためのキャパシタユニット電圧検出 部 17a (以下、検出部 17aと呼ぶ）とユニット 11に対する電流を検出するキャパシタュ ニット電流検出部 17b (以下、検出部 17bと呼ぶ）とが設けられている。
[0030] さらに、ユニット 11の近傍には、ユニット 11の温度またはユニット 11の周囲温度を 検出するための温度センサ 18が設けられている。なお、温度センサ 18には、温度感 度が高ぐさらに、検出回路が容易に構成されるサーミスタが用いられている。
[0031] また、ユニット 11が劣化した後の内部抵抗値 Rと容量値 Cとの関係とを表す複数の 異なる劣化判定式が、制御部 15に接続された記憶部 22に記憶されている。記憶部 22には、一般的な ROMが用いられている。また、記憶部 22には、 ROMに限らず、 不揮発性の RAM (randam access memory)などが用いられても良い。そして、 ユニット 11が劣化しているかどうかを判定する判定部 23が、制御部 15内に設けられ ている。なお、記憶部 22は、制御部 15内に設けられても良い。さらに、判定部 23は、 制御部 15外に設けられても良 、。
[0032] また、制御部 15には、温度センサ 18と回路 13と検出部 10と回路 14とスィッチ 16と 検出部 17aと検出部 17bと記憶部 22とが電気的に接続されて!、る。
[0033] なお、図 2において、スィッチ 16は、検出部 10を介して制御部 15に接続された構 成を有している。つまり、スィッチ 16への指令力 検出部 10から制御部 15を介して発 せられる構成である。したがって、電気的には、スィッチ 16と制御部 15とは接続され た構成である。
[0034] 次に、装置 3の動作について説明する。
[0035] まず、車両 20の動作を開始させるためにスィッチ 2がオンされると、電圧 12Vの電 源電圧が、端子 4を介して、ノ ッテリ 21から制御部 15へ供給される。このことによって 、車両 20が起動する。また、別に、電圧 12Vの電源電圧が、端子 5を介して、バッテリ 21から装置 3へ供給される。また、電圧 12Vの電源電圧が、電源供給端子 7を介して 、ノ ッテリ 21から電子制御部 6へ供給される。
[0036] 次に、制御部 15が回路 13を制御することによって、ノ ッテリ 21からユニット 11に対 して、電源電圧が供給されて、ユニット 11が充電される。言い換えれば、ユニット 11 に電荷が蓄積される。このとき、検出部 10がバッテリ 21の電圧を検出する。ノ ッテリ 2 1の電圧が既定電圧 VO (以下、 VOと呼ぶ）以上であれば、ノ ッテリ 21の動作は正常 であると判断される。たとえば、 VOは、 9. 5Vに設定されている。なお、 VOは、ノッテ リ 21が駆動するべきブレーキ 25などの負荷を駆動できる電圧であればよぐ 9. 5Vに 限定されない。ノ ッテリ 21の動作が正常である場合、ノ ッテリ 21から端子 7へ電力が 供給されるため、車両 20の制動が正常に行なわれる。したがって、ユニット 11からの 補助電力の供給は要求されない。
[0037] その後、車両 20の動作を終了させるためにスィッチ 2がオフされると、端子 4がオフ 状態となり、装置 3は、装置 3の動作状態をオフモードに設定する。この時、制御部 1 5が回路 14を制御することによって、ユニット 11に蓄えられて 、る補助電力が放電さ れる。言い換えれば、ユニット 11に蓄積されている電荷が放出される。このことによつ て、キャパシタ 11aの寿命が延ばされる。
[0038] 以上の動作が、ノ ッテリ 21が正常に動作している時の装置 3の動作である。次に、 ノ ッテリ 21の電圧低下時またはバッテリ 21の異常時における装置 3の動作について 説明する。
[0039] 車両 20の使用中に、検出部 10によって検出された検出電圧が既定電圧 VO未満 になれば、制御部 15は、ノ ッテリ 21の電圧が異常であると判断する。そして、制御部 15は、スィッチ 16をオン状態に制御する。このことによって、端子 12を介して、ュ-ッ ト 11から電子制御部 6へ補助電力が供給される。なお、判定部 23が、バッテリ 21の 異常判定を行っても良い。また、スィッチ 16は、通常、ノ ッテリ 21が正常に動作して いる場合は、オフ状態に制御されている。
[0040] さらに、制御部 15は、ノ ッテリ 21の異常信号を端子 9へ送信する。そして、電子制 御部 6は、バッテリ 21の異常を車両 20内部に設けられた表示部（図示せず）に表示 し、バッテリ 21の異常を車両 20の運転者（図示せず)へ知らせる。さらに、直ちに車 両 20を停止するように運転者へ警告する。この時、ユニット 11に蓄えられた補助電 力が電子制御部 6に供給されている。このため、運転者はブレーキ 25を作動させて、 車両 20を安全に停止させることができる。
[0041] また、車両 20の使用中に、検出部 17aまたは検出部 17bによって、ユニット 11の異 常が検出された場合、制御部 15は、端子 9を介して、電子制御部 6へユニット 11の異 常信号を送信する。さらに、電子制御部 6は、ユニット 11の異常を運転者に知らせる 。このこと〖こよって、運転者は、整備会社などに、ユニット 11の点検、交換等の依頼を 行うことができる。
[0042] たとえば、キャパシタ 11aの短絡または断線などに起因する、急激に生じるユニット 11の故障については、検出部 17aがユニット 11の電圧を監視すれば、ユニット 11の 異常を検出することができる。し力しながら、ユニット 11の異常に到る変化が遅い、た とえば、キャパシタ 11aの劣化に起因するユニット 11の異常については、上記のよう な方法では検出が容易ではな 、。
[0043] 以下、キャパシタ 11aの劣化に起因するユニット 11の異常を検出する異常検出方 法と車両用電源装置 3の劣化判定方法とについて、基本的な動作を、図 3を用いて 説明する。図 3は、本発明の実施の形態における車両用電源装置の動作の流れを 示すフローチャートである。
[0044] 図 3に示すように、まず、車両 20の使用開始時に、スィッチ 2がオンされると、ュ-ッ ト 11に補助電力としての電荷が充電される。つまり、充電ステップが開始される。この とき、第 1の温度検出ステップが実行されて、ユニット 11の温度またはユニット 11の周 囲温度が温度センサ 18によって検出される (ステップ Sl)。 [0045] 次に、充電開始時から、検出部 17aが、ユニット 11へ充電される充電電圧を経時的 に検出する。同時に、検出部 17bが、ユニット 11へ充電される充電電流を検出する。 つまり、電圧値検出ステップと電流値検出ステップとが実行される。
[0046] 検出部 17aと検出部 17bとによって検出された充電電圧と充電電流との測定結果 から、ユニット 11の容量値 Cと内部抵抗値 Rとが算出される (ステップ S2)。つまり、内 部抵抗値取得ステップと容量値取得ステップとが実行される。なお、容量値 Cと内部 抵抗値 Rとは、以下のように、算出される。
[0047] 図 4Aは、本発明の実施の形態における車両用電源装置を充電する時のキャパシ タユニットの充電電圧の経時変化を示す特性図である。図 4Aには、定電流によって ユニット 11へ充電が開始されてから、ユニット 11の充電電圧の経時変化が実線 31に よって示されている。図 4Aにおいて、横軸は時間、縦軸はユニット 11の充電電圧が 示されている。
[0048] ユニット 11への充電が開始されると、時間とともにユニット 11へ電荷が蓄えられ、ュ ニット 11へ充電される充電電圧が上昇する。そこで、ユニット 11への充電中に、時間 T1のときに、充電が途中で中断される。このことによって、ユニット 11の充電電圧が 変化する。つまり、ユニット 11の内部抵抗値 R分だけ、充電電圧が降下する。予め決 められた時間が経過した後、時間 T2のときに、充電が再開される。なお、図 4Aにお いては、充電中断から充電再開までの時間は、 80mSである。このように、充電動作 の中断と再開との前後において、充電電圧が変化する。充電動作の中断と再開との 前後における充電電圧が変化する性質を利用して、検出部 17aが電圧降下値 VIを 検出する。電圧降下値 VIと検出部 17bが充電時に検出した電流値 iとが抵抗値計算 式 (R=VlZi)に代入されることによって、ユニット 11の内部抵抗値 Rが得られる。な お、内部抵抗値 Rは、充電再開前後の電圧上昇値 VIから得られてもよい。このように 、充電が途中で中断されることによって、正確な内部抵抗値 Rが得られる。
[0049] 充電の再開後は、ユ ット 11の充電が完了するまでの充電区間中に、検出部 17a が充電電圧の電圧変化率を検出する。ここで、電圧変化率は実線 31の傾きによって 示される。電圧変化率が測定される際、ユニット 11の充電電圧が所定の電圧差を得 るのに要した時間 A tを検出することによって、電圧変化率が決定される。図 4Aにお いて、所定の電圧差には、 2Vが用いられている。し力しながら、所定の電圧差は必 ずしも 2Vに限らない。正確にかつ短時間で充電電圧の電圧変化率が得られるなら ば、たとえば、 0. 2Vであっても、 5Vであっても良い。
[0050] また、図 4Bは、本発明の実施の形態における車両用電源装置を放電する時のキヤ パシタユニットの放電電圧の経時変化を示す特性図である。図 4Bには、定電流によ つてユニット 11から放電が開始されてから、ユニット 11の放電電圧の経時変化が実 線 32によって示されている。図 4Bにおいて、横軸は時間、縦軸はユニット 11の放電 電圧が示されている。
[0051] ユニット 11への放電が開始されると、時間とともにユニット 11から電荷が放出され、 ユニット 11から放電される放電電圧が降下する。そこで、ユニット 11への放電中に、 時間 T1のときに、放電が途中で中断される。このことによって、ユニット 11の放電電 圧が変化する。つまり、ユニット 11の内部抵抗値 R分だけ、放電電圧が上昇する。予 め決められた時間が経過した後、時間 T2のときに、放電が再開される。なお、図 4B においては、放電中断から放電再開までの時間は、 80mSである。このように、放電 動作の中断と再開との前後において、放電電圧が変化する。放電動作の中断と再開 との前後における放電電圧が変化する性質を利用して、検出部 17aが電圧上昇値 V 1を検出する。電圧上昇値 VIと検出部 17bが放電時に検出した電流値 iとが抵抗値 計算式 (R=VlZi)に代入されることによって、ユニット 11の内部抵抗値 Rが得られ る。なお、内部抵抗値 Rは、放電再開前後の電圧降下値 VIから得られてもよい。この ように、放電が途中で中断されることによって、正確な内部抵抗値 Rが得られる。
[0052] 放電の再開後は、ユ ット 11の放電が完了するまでの放電区間中に、検出部 17a が放電電圧の電圧変化率を検出する。ここで、電圧変化率は実線 32の傾きによって 示されている。電圧変化率が測定される際、ユニット 11の放電電圧が所定の電圧差 を得るのに要した時間 A tを検出することによって、電圧変化率が決定される。図 4B において、所定の電圧差には、 2Vが用いられている。し力しながら、所定の電圧差 は必ずしも 2Vに限らな ヽ。正確にかつ短時間で放電電圧の電圧変化率が得られる ならば、たとえば、 0. 2Vであっても、 5Vであっても良い。
[0053] なお、図 4Aと図 4Bとに示すように、時間 A tに対して、検出部 17bの出力力も得ら れる充電電流または充電電流を乗算し、所定の電圧差 (V= 2V)で除算することによ つて、容量値 Cが得られる。すなわち、電荷 Qは、電荷 Q =電圧 V X容量値 Cの式で 表される。一方、電荷 Qは、電荷 Q =電流 i X時間 A tの式によっても表される。したが つて、容量計算式 C= (iX A t) ZVが成立する。この容量計算式によって、ユニット 1 1の容量値 Cが得られる。
[0054] 以上のように、ユニット 11に対して、電力の充電または放電が定電流で行われる充 放電ステップが実行される。充放電ステップが実行されるのにともなって、電流値検 出ステップと電圧値検出ステップとが実行される。さらに、得られた電圧値と電流値と に基づいて、内部抵抗値取得ステップが実行され、内部抵抗値 Rが得られる。また、 得られた電圧変化率と電流値とに基づいて、容量値取得ステップが実行され、容量 値 Rが得られる。
[0055] また、図 4Αにおいて、検出部 17aの出力が充電完了電圧である 12Vになると、ュ ニット 11への充電が完了する。また、図 4Bにおいて、検出部 17aの出力が放電完了 電圧である OVになると、ユニット 11からの放電が完了する。
[0056] 充電完了後または放電完了後には、充放電ステップが終了するため、上記の方法 を用いた測定では、内部抵抗値 Rと容量値 Cとは得られない。そこで、充電完了後ま たは放電完了後は、充放電ステップ中に得られた内部抵抗値 Rと容量値 Cとの値が 利用されて、ユニット 11の温度の変化またはユニット 11の周囲温度の変化が考慮さ れて、ユニット 11の劣化が推定される。
[0057] 以下、ユニット 11の劣化を推定する劣化判定方法について説明する。
[0058] 図 5Aと図 5Bとは、本発明の実施の形態における車両用電源装置に用いられるキ ャパシタユニットの標準特性の温度変化図である。図 5 Aは容量値の温度変化を示し 、図 5Bは内部抵抗値の温度変化を示す。
[0059] 図 5Aは、ユニット 11の容量値 Cの標準値である容量標準値 Cnor (以下、標準値 C norと呼ぶ）における温度特性を示す。ユニット 11の標準値 Cnorとは、新品の多数の ユニット 11の容量値 Cがそれぞれ測定されて、平均化された値である。したがって、 新品のユニット 11の容量値 Cは、図 5Aの温度特性線 33aが示す標準値 Cnorの近く の値を有する。 [0060] しかしながら、ユニット 11が使い続けられることによって、ユニット 11の劣化が進行し 、ユニット 11の容量値 Cは徐々に低くなる。このことによって、たとえば、図 5Aに示す ように、ユニット 11の周囲温度が 0°Cの時に、ユニット 11の容量値 Cが 10Fであったと すると、標準値 Cnor= 14Fに比べ 4F低い。したがって、容量値 Cが低下したユニット 11は、新品の状態力 比べ、 4F分の劣化が進んでいることになる。また、このように 劣化の進んだユニット 11が、他の温度条件で容量値 Cが測定された場合、図 5Aに 示すように、標準値 Cnorと測定された容量値 Cとの差は、どの温度条件でも 4Fであ る。たとえば、ユニット 11の周囲温度が 15°Cの時も 30°Cの時も、標準値 Cnorと測定 された容量値 Cとの差は 4Fである。
[0061] このことから、ステップ S2で取得された容量値 Cと温度特性線 33aが示す標準値 C norとによって、ユニット 11の温度に関わらず、測定されるユニット 11と新品のユニット 11との容量値 Cの差が一定値として得られる。このことによって、ユニット 11の温度に おける容量値 Cが容易に推定される。
[0062] たとえば、温度が 15°Cであれば、 15°Cの標準値 Cnorが図 5A力も得られる。つまり 、標準値 Cnorは 15Fである。新品のユニット 11との差 4Fを差し引くことによって、 15 °Cにおけるユニット 11の容量値 Cは 11Fであると推定される。
[0063] このようにして、任意の温度条件下で、ユニット 11の容量値 Cを測定することによつ て、測定された温度の条件のみから、その時点のユニット 11の劣化度合いが推定さ れる。なお、測定時のユニット 11の容量値 Cと新品のユニット 11の標準値 Cnorとの 差が容量劣化補正値 Ccor (以下、補正値 Ccorと呼ぶ）と定義される。つまり、補正値 Ccorは、 Ccor = Cnor— Cの式から得られる。たとえば、図 5Aの場合は、補正値 Cc orが 4Fである。また、補正値 Ccorが、図 3に示すフローチャートのステップ S3で得ら れる。
[0064] 同様にして、内部抵抗値 Rも測定された温度の条件のみによって推定される。
[0065] 図 5Bは、ユニット 11の内部抵抗値 Rの標準値である内部抵抗標準値 Rnor (以下、 標準値 Rnorと呼ぶ）における温度特性を示す。ユニット 11の標準値 Rnorとは、新品 の多数のユニット 11の内部抵抗値 Rがそれぞれ測定されて、平均化された値である 。したがって、新品のユニット 11の内部抵抗値 Rは、図 5Bの温度特性線 33bが示す 標準値 Rnorの近くの値を有する。
[0066] たとえば、ユニット 11が 0°Cの温度条件にて測定された場合の内部抵抗値 Rが 130 πι Ωであるとする。 0°Cにおける新品のユニット 11の標準値 Rnorは、図 5Bに示すよう に、 60m Ωである。このことによって、測定されたユニット 11と新品のユニット 11との 差 (R— Rnor = 70m Ω )の分だけ内部抵抗値 Rが増えている。つまり、測定されたュ ニット 11は、内部抵抗値 Rの上昇分だけ劣化が進んでいる。ここで、この内部抵抗値 Rの上昇分が、内部抵抗値 Rに対する内部抵抗劣化補正値 Rcor (以下、補正値 Rc orと呼ぶ）と定義される。つまり、補正値 Rcorは、 Rcor=Rnor— Rの式力も得られる 。なお、補正値 Rcorは、図 3のフローチャートのステップ S2で得られた内部抵抗値 R と図 5Bと力 得られる。そして、補正値 Rcorは、補正値 Ccorと同様に、ステップ S3 で得られる。
[0067] 以上のようにして、補正値 Rcor、 Ccorを取得した後、ステップ S4にお!/、て、少なく とも容量値 Cと内部抵抗値 Rとのいずれかによつて、劣化判定が行われる。
[0068] つまり、ステップ S 2で得た容量値 C力 ユニット 11の容量値 Cに対する容量劣化判 定値 Clim (以下、判定値 Climと呼ぶ）を満たさない場合、ユニット 11が劣化している と判断される。すなわち、容量値 Cが判定値 Clim以下の場合 (ステップ S4の Yes)、 ユニット 11が劣化していると判断される。また、ステップ S2で得た内部抵抗値 R力 ュ ニット 11の内部抵抗値 Rに対する内部抵抗劣化判定値 Rlim (以下、判定値 Rlimと 呼ぶ）を満たさない場合、ユニット 11が劣化していると判断される。すなわち、内部抵 抗値 Rが判定値 Rlim以上の場合 (ステップ S4の Yes)、ユニット 11が劣化していると 判断される。ここで、ユニット 11が劣化していると判断されると、制御部 15は、電子制 御部 6に対して、通信出力端子 9を介して、ユニット 11の劣化を知らせる劣化異常信 号を送信する (ステップ S5)。なお、ステップ S4が第 1の劣化判定ステップである。ま た、判定値 Climと判定値 Rlimとのそれぞれの劣化判定値の値は、あら力じめ記憶 部 22に格納されている。また、第 1の劣化判定ステップにおける劣化判定は、判定部 23によって行われる。
[0069] なお、判定値 Rlimは、内部抵抗値 Rが判定値 Rlimを越えると、ユニット 11としての 使用に耐えない限界値を意味し、本実施の形態では新品のユニット 11の標準値 Rn orの約 5倍に設定している。また、判定値 Climは、容量値 Cが判定値 Climを下回る と、ユニット 11としての使用に耐えない限界値を意味し、本実施の形態では新品のュ ニット 11の標準値 Cnorの約 4分の 1としている。つまり、 Rlim= 5 XRnorと Clim=C norZ4との関係が成り立つ。
[0070] また、ステップ S4で Noと判定された場合、既に、ユニット 11への充電は終わってい るので、内部抵抗値 Rと容量値 Cとが以下のように推定される。
[0071] まず、第 2の温度検出ステップにおいて、ユニット 11の温度またはユニット 11の周 囲温度が測定される (ステップ S6)。
[0072] 次に、温度センサ故障診断ステップにおいて、温度センサ 18の故障判断がなされ る (ステップ S7)。温度センサ 18が断線または短絡などの故障をしていた場合 (ステツ プ S7の Yes)、検出された温度が正確ではないことを意味する。したがって、温度セ ンサ 18が故障をしていた場合は、温度条件がユニット 11の最高使用温度に設定さ れる (ステップ S8)。そして、以後、最高使用温度に基づいて、後述する内部抵抗値 Rの補正計算値 Realなどが取得されて、ユニット 11の劣化判断が行われる。
[0073] なお、温度センサ 18が故障している場合、温度をユニット 11の最高使用温度に設 定する理由は、ユニット 11の使用温度は高いほど劣化の判定基準が厳しくなるから である。本実施の形態では、ユニット 11の最高使用温度が 30°Cに設定されている。
[0074] この様に、温度の検出に支障があり、正確な温度がわ力もない場合に、最も負荷条 件の厳 、温度である最高使用温度が適用されて劣化判定が行なわれる。このこと によって、ユニット 11の劣化判断の精度が損なわれることなぐ劣化判断のエラーを 発生させることなぐ安全側に考えられた劣化判断がなされている。
[0075] また、温度センサ 18が正常であった場合 (ステップ S7の No)、検出された温度がュ ニット 11の使用温度範囲外である場合 (ステップ S9の Yes)、ユニット 11の劣化判断 は実施されない。たとえば、本実施の形態では、ユニット 11の使用温度範囲は、 - 3 0°C〜30°Cに設定されている。
[0076] 本実施の形態では、温度センサ 18にサーミスタを用いている。このため、ユニット 1 1の使用温度範囲を外れた場合、温度センサ 18の感度が異常を呈することがある。 たとえば、温度センサ 18の感度が極めて大きくなつたり、極めて小さくなつたりする。 このことによって、温度センサ 18が検出する温度の精度が悪くなる。さらに、ユニット 1 1を構成する材料または構造上などの観点から、ユニット 11が補助電源としての能力 を保証しきれない。
[0077] したがって、温度センサ 18によって検出される温度が使用温度範囲内に入るまで、 ユニット 11の劣化判定が行われない。この劣化判定を行わないことは、制御部 15に よって制御される。
[0078] 次に、ステップ S8とステップ S9の Noとの後に、ステップ S10にて、補正計算値取得 ステップが行われる。補正計算値取得ステップにおいて、ユニット 11の容量値 Cの容 量補正計算値 Ccal (以下、計算値 Ccalと呼ぶ)と内部抵抗値 Rの内部抵抗補正計 算値 Real (以下、計算値 Realと呼ぶ）とが得られる。計算値 Ccalと計算値 Realとは、 それぞれ、ステップ S3で得られた補正値 Ccor、 Rcorとステップ S 6で得られた温度 に基づく図 5Aと図 5Bとのそれぞれの特性図とが用いられて取得される（ステップ S1 0)。なお、本実施の形態では、 Ccor=4Fであり、 Rcor= 70m Qである。
[0079] 具体的には、まず、温度センサ 18によって検出された温度に対応する標準値 Cnor 、 Rnorが図 5Aと図 5Bとのそれぞれの特性図力 取得される。
[0080] 次に、標準値 Cnorに対する補正値 Ccorが、標準値 Cnorから差し引かれることに よって、計算値 Ccalが得られる。また、標準値 Rnorに対する補正値 Rcorが、標準値 Rnorに加えられることによって、計算値 Realが得られる。つまり、 Ccal=Cnor—Cc orと Rcal=Rnor+Rcorとの両式によって、それぞれの計算値 Ccal、 Realが取得さ れる。
[0081] 次に、ステップ S4と同様に、ステップ S 10で得られた計算値 Realと計算値 Ccalとの いずれかによつて、ユニット 11の劣化が判断される。つまり、計算値 Realが判定値 R1 im以上の場合 (ステップ S 11の Yes)、ユニット 11が劣化限界を超えているので、ュ ニット 11が劣化していると判断される。または、計算値 Ccalが判定値 Clim以下の場 合 (ステップ S 11の Yes)、同様に、ユニット 11が劣化限界を超えているので、ユニット 11が劣化していると判断される。言い換えると、 Rcal≥Rlimまたは Ccal≤Climのい ずれかである場合、ユニット 11が劣化限界を超えているので、ユニット 11が劣化して いると判断される。そして、制御部 15は、電子制御部 6に対して、通信出力端子 9を 介して、ユニット 11の劣化を知らせる劣化異常信号を送信する (ステップ S5)。なお、 ステップ S 11が第 2の劣化判定ステップである。また、第 2の劣化判定ステップにおけ る劣化判定は、判定部 23によって行われる。
[0082] ステップ S 11で Noの場合、計算値 Ccalの値に応じた劣化判定式の係数を記憶部 22から判定部 23へ取得される（ステップ S 12〜ステップ S 15)。
[0083] ここで、劣化判定式の係数の取得方法につ!、て説明する。なお、劣化判定式と係 数との詳細については、後述する。
[0084] ブレーキ 25などの負荷に対して、ユニット 11から断続的に電力が供給されると、電 力の供給の回数に応じてそれぞれ異なった複数の劣化判定式が用意されている。 複数の異なった劣化判定式は、計算値 Ccalの数値範囲に対応している。したがって 、計算値 Ccalの値に対応する劣化判定式の係数がそれぞれ存在する。そこで、まず 、ステップ S12において、計算値 Ccalの値がどの数値範囲に入っているかが判定さ れる。そして、計算値 Ccalの値が判定されることによって、取得される劣化判定式の 係数が決定され、それぞれ、ステップ S 13〜ステップ S 15で示すように、劣化判定式 の係数が取得される。
[0085] まず、計算値 Ccalの値が 1回目の電力供給時の劣化判定式の数値範囲に入って V、る場合、 1回目の劣化判定式の係数が取得される (ステップ S 13)。
[0086] 同様に、計算値 Ccalの値が 2回目の電力供給時の劣化判定式の数値範囲に入つ ている場合、 2回目の係数が取得される (ステップ S 14)。さらに、同様に、計算値 Cca 1の値が 3回目の電力供給時の劣化判定式の数値範囲に入っている場合、 3回目の 係数が取得される (ステップ S 15)。
[0087] ステップ S 13〜ステップ S 15で示すようにして取得された係数と計算値 Ccalとが劣 化判定式に代入される。このことによって、内部抵抗値 Rにおける劣化の判定基準値 である内部抵抗判定基準値 Rstd (以下、基準値 Rstdと呼ぶ）が得られる (ステップ S 16)。
[0088] 基準値 Rstdは、ユニット 11の劣化の限界値に相当する。このため、基準値 Rstdが 、先に得られた計算値 Realと比較される。そして、もしも、基準値 Rstdが計算値 Real 以下であれば (ステップ SI 7の Yes)、劣化限界を超えているのでユニット 11が劣化 していると判断される。言い換えれば、 Rstd≤Rcalである場合、ユニット 11が劣化限 界を超えているので、ユニット 11が劣化していると判断される。ユニット 11が劣化して いると判断されると、制御部 15は、電子制御部 6に対して、通信出力端子 9を介して、 ユニット 11の劣化を知らせる劣化異常信号を送信する (ステップ S5)。なお、ステップ S 17が第 3の劣化判定ステップである。また、第 3の劣化判定ステップにおける劣化 判定は、判定部 23によって行われる。
[0089] ステップ S 17で Noと判断された場合は、まだ、ユニット 11の計算値 Realが劣化限 界に達していないので、ユニット 11は正常であると判断され、ステップ S6に戻り、再 び、劣化判定が継続して繰り返される。
[0090] 以上、車両用電源装置の劣化判定方法について説明した。次に、さらに、第 2の劣 化判定ステップと第 3の劣化判定ステップとにお 、て実行される劣化判定つ 、て、詳 しく説明する。
[0091] まず、ユニット 11から負荷に対して、連続的に電力供給が行われる場合について 説明する。
[0092] 図 6は、本発明の実施の形態における車両用電源装置力 負荷に対して、連続的 に電力が供給された際の、キャパシタユニットの電流電圧特性における経時変化を 示す特性図である。負荷に対して、電力が連続供給される場合、ユニット 11から流れ る負荷電流 34とユニット 11の電圧であるキャパシタユニット電圧 35 (以下、電圧 35と 呼ぶ）との経時的変化が、それぞれ図 6に示されている。
[0093] 図 6に示すように、時間 T3で、ユニット 11に対して負荷がオンされる（負荷オン)。
同時に、時間 T3において、電圧 35は、負荷がオンされる前のスタート電圧 Vstr (以 下、 Vstrと呼ぶ)から、若干、電圧が降下する。その後、負荷電流 34は、一定の負荷 電流 lent (以下、 lentと呼ぶ）が連続して流れるのに応じて、電圧 35は下がり続ける 。さらに、時間 tが経過した後の時間 T4で負荷がオフされる。このことによって、電圧 3 5は、若干、電圧が上昇し、ある一定の電圧値であるエンド電圧 Vend (以下、 Vendと 呼ぶ）となる。
[0094] ユニット 11が、以上のように使用されたとき、容量値 Cに対する基準値 Rstdは図 7A の曲線 36で示される。したがって、ユニット 11の計算値 Ccalが、曲線 36で示される 劣化判定式に代入されれば、基準値 Rstdが容易に得られる。
[0095] ここで、基準値 Rstdが計算値 Real以下であれば、ユニット 11が劣化して 、ると判断 される。このことから、計算値 Realが曲線 36の線上カゝ、または、矢印 36ηで示される、 曲線 36よりも上の部分にあれば、ユニット 11が劣化していると判断される。逆に、計 算値 Realが、矢印 36mで示される、曲線 36よりも下の部分にあれば、ユニット 11が 正常であると判断される。
[0096] 一般に、キャパシタ 11aが劣化すると、容量値 Cが低下し、内部抵抗値 Rが上昇す る傾向にある。このため、図 7Aに示すように、矢印 36mで示す右下の値を示すほど 、ユニット 11が正常であることを示し、矢印 36ηで示す左上の値を示すほど、ユニット 11が劣化していることを示す。そして、ユニット 11の状態が正常である力、または、劣 化して 、る力との判断基準力 曲線 36によって示されて 、る。
[0097] 次に、劣化判定式について、以下、詳しく説明する。
[0098] ノ ッテリ 21の電圧が既定電圧 VOより下がり、制御部 15が、スィッチ 16をオン状態 にすると仮定する。つまり、装置 3が動作して、ユニット 11から電子制御部 6へ補助電 力が供給される。さらに、ユニット 11から電子制御部 6へ補助電力が供給された状態 で、運転者が車両 20の制動操作を行うと仮定する。つまり、ブレーキ 25などの制動 操作にともなって稼動される部材が、ユニット 11の負荷として作用する。
[0099] ユニット 11の電圧は、装置 3の動作前に Vstrである。しかしながら、装置 3の動作に よって、時間 tの期間、ユニット 11から一定の負荷電流 lentが流れ、装置 3の動作後 の電圧が Vendになったと仮定する。つまり、図 6に示すような、ユニット 11の負荷電 流 34とキャパシタユニット電圧 35との状態が発生したと仮定される。
[0100] ユニット 11の負荷であるブレーキ 25などの部材は、安全に駆動されることが要求さ れることから、 Vendは最低電圧 Vmin (以下、 Vminと呼ぶ）以上であることが要求さ れる。なお、 Vminは、電子制御部 6が正常に動作するために最低限必要な電源電 圧である。したがって、式（1)を満たすことが要求される。
Vend≥ Vmin · · ·式（1)
一方、ユニット 11の電圧低下値 Δνは、
ΔΥ= Vstr- Vend · · ·式（2) である。式（1)に式（2)が代入されて、
Vstr- AV≥Vmin
が得られる。さらに、式が変形されて、
AV≤Vstr-Vmin ···式（3)
が得られる。
[0101] 電圧低下値 Δνは、車両 20の制動動作によって消費された電力による電圧の低下 を含む。さらに、このほか、配線系統またはキャパシタ 11aの内部抵抗の電力消費に よる電圧の低下の和として表される。
[0102] 車両 20の制動動作による電圧低下値 Vlodは、ユニット 11の電荷量 Qと容量値じと によって、次式で表される。
Q = CXVload
式が変形されて、
Vload=Q/C …式（4)
が得られる。式 (4)において、電荷量 Qは、車両 20の制動動作により消費される電荷 であるため、
Q=IcntXt …式（5)
と表される。さら〖こ、式 (5)が式 (4)に代入されて、
Vload=(lcntXt) /C …式（6)
が得られる。
[0103] 次に、配線系統による電圧低下値 Vdrは、ダイオードのように電流依存が少ない一 定の電圧低下値 Vfと配線系統の抵抗値またはスイッチング素子の抵抗値などの総 抵抗値 Rlossとを用いて、次式で表される。
Vdr= Vf + (Rloss X lent) …式（7)
次に、キャパシタ 11aの内部抵抗による電圧低下値 Vcは、ユニット 11の内部抵抗 値 Rが用いられて、
Vc=RXIcnt …式（8)
と表される。以上、式 (6)から式（7)によって、ユニット 11全体の電圧低下値 Δνは、 AV=Vc+Vload+Vdr=RXIcnt+ (lentxt) /C+Vdr · · '式（9) と表される。さらに、式（9)が（3)式に代入されて、
(Vstr Vmin)≥R- Icnt+ (lcnt X t) /C + Vdr · · ·式（ 10)
と表される。式（10)が変形されて、
R≤ ( (Vstr- Vmin) - Vdr - (Icnt x t) /C) /lent · · ·式（ 11 )
と表される。式（11)において、もしも、温度が一定であるならば、 Vstr, Vmin, Vdr、 lent, tはそれぞれ一定である。このことによって、式（11)が整理されて、式（12)のよ うに表される。
R≤A- B/C · · ·式（12)
なお、式（12)における係数 A、 Bは、たとえば、それぞれ、
A= (Vstr -Vmin -Vdr) /lent
B = (lent X t) /lent = t
として表される定数である。
[0104] このようにして、負荷を駆動する条件を満たすためのユニット 11の条件として、式（1
2)より、容量値 Cと内部抵抗値 Rとの関係式が得られる。すなわち、理論的には、容 量値 Cと内部抵抗値 Rとは、式（12)を満たして ヽなければならな ヽ。
[0105] なお、係数 Aと係数 Bとは、ユニット 11の内部抵抗値 Rと容量値 Cとの測定誤差等の マージン (margin)が考慮されて、ユニット 11が劣化していると判定される方向に厳 しくなるように設定される。具体的には、内部抵抗値 Rには 20%のマージン力 容量 値 Cには 15%のマージンがそれぞれ加味され、式（12)は、
R≤0. 8 X (A- (B/C) X I . 15)≤A' - B' /C · · ·式（13)
と置き換えられる。式（ 13)が劣化判定式（13)である。
[0106] なお、係数 A，、 B 'は、それぞれ、測定誤差等のマージンが加味された後の定数で ある。また、劣化判定式（13)が計算されて得られた結果が、基準値 Rstdである。
[0107] 以上のよう得られる劣化判定式（13)は、たとえば、図 7Aに示す曲線 36で示される
[0108] なお、図 7Aと図 7Bとは、本発明の実施の形態における車両用電源装置力も負荷 に対して、連続的に電力供給された際の、劣化判定式による容量値と内部抵抗劣化 判定基準値との関係を示す相関図を示す。図 7Aは代表相関図を示し、図 7Bは温 度毎の相関図を示す。
[0109] 係数 A'、 B 'は、温度により変動する。つまり、温度係数を有するので、温度毎にそ れぞれ異なる劣化判定式（13)が用いられる。それぞれ温度毎に異なる劣化判定式 (13)は、図 7Bに示すように、曲線 36a、 36b、 36c、 36d、 36eとしてグラフィ匕される。 なお、曲線 36aは、—30°Cにおける劣化判定式（13)を示す。また、曲線 36bは、― 15°Cにおける劣化判定式（13)を示す。同様に、曲線 36cは、 0°Cにおける劣化判定 式（13)を示す。曲線 36dは、 15°Cにおける劣化判定式（13)を示す。曲線 36eは、 3 0°Cにおける劣化判定式（13)を示す。
[0110] したがって、温度に応じた係数 A'、 B'が劣化判定式（13)にそれぞれ代入される。
このことによって、温度センサ 18が検出した温度に対する劣化判定式が得られる。
[0111] 以上の説明のように、温度センサ 18が検出した温度に応じて、さらに正確な劣化判 定が可能となる。
[0112] 以上、ユニット 11から負荷に対して、連続的に電力が供給される場合の劣化判定 方法について説明した。
[0113] これに対し、ユニット 11から負荷に対して、断続的に電力が供給される場合の劣化 判定方法について、詳細に説明する。
[0114] 図 8は、本発明の実施の形態の車両用電源装置における、キャパシタユニットから 負荷に対して、断続的に電力を供給した際のキャパシタユニットの電流電圧特性の 経時変化図を示す。上側の図は負荷電流の経時変化を示し、下側の図はキャパシタ ユニット電圧の経時変化を示す。また、図 9Aと図 9Bとは、本発明の実施の形態の車 両用電源装置における、キャパシタユニットから負荷に対して、断続的に電力を供給 した際の劣化判定式による容量値と内部抵抗劣化判定基準値との関係を示す相関 図である。図 9Aは、代表相関図を示し、図 9Bは、温度毎の相関図を示す。
[0115] ユニット 11から負荷に対して、電力が断続供給される場合の、ユニット 11から流れ る負荷電流 38とキャパシタユニット電圧 39 (以下、電圧 39と呼ぶ）との経時的変化が 図 8にそれぞれ示されている。なお、図 8は、電力が断続供給される断続回数が 3回 である場合にっ 、て示して 、る。
[0116] 図 8に示すように、負荷に対する 1回目の電力供給として、時間 T11のときに、ュ- ット 11に対して負荷がオンされる（負荷オン)。同時に、時間 T11において、電圧 39 は、負荷がオンされる前のスタート電圧 Vstrから、若干、電圧が降下する。その後、 負荷電流 38は、一定の負荷電流 lentが連続して流れるのに応じて、電圧 39は下が り続ける。さらに、時間 tlが経過した後の時間 T12で、負荷がオフされる。このことに よって、電圧 39は、若干、電圧が上昇し、ある一定の電圧値となる。
[0117] さらに、負荷に対する 2回目の電力供給として、時間 T21のときに、ユニット 11に対 して負荷がオンされる（負荷オン)。同時に、時間 T21において、電圧 39は、負荷が オンされる前の電圧から、若干、電圧が降下する。その後、負荷電流 38は、再び一 定の負荷電流 lentが連続して流れるのに応じて、電圧 39は下がり続ける。さらに、時 間 t2が経過した後の時間 T22で、負荷がオフされる。このことによって、電圧 39は、 若干、電圧が上昇し、ある一定の電圧値となる。
[0118] 同様に、負荷に対する 3回目の電力供給として、時間 T31のときに、ユニット 11に 対して負荷がオンされる（負荷オン)。同時に、時間 T31において、電圧 39は、負荷 がオンされる前の電圧から、若干、電圧が降下する。その後、負荷電流 38は、再び 一定の負荷電流 lentを連続して流れるのに応じて、時間 t3が経過した後の時間 T3 2で、負荷がオフされる。このこと〖こよって、電圧 39は、若干、電圧が上昇し、ある一 定の電圧値であるエンド電圧 Vendとなる。
[0119] このように、ユニット 11から負荷に対して、断続的に電力が供給されたときの、ュ- ット 11の容量値 Cに対する基準値 Rstdが、図 9Aに示されている。ユニット 11から負 荷へ供給される電力供給の回数に応じて、図 9Aに示すように、基準値 Rstdが 3本の 曲線 40a、 40b、 40cによって示される。この 3本の曲線 40a、 40b、 40c力 Sそれぞれ 劣化判定式を表している。
[0120] すなわち、 1回目の電力供給時には、劣化判定式は曲線 40aで示され、 2回目の電 力供給時には、劣化判定式は曲線 40bで示され、 3回目の電力供給時には、劣化判 定式は曲線 40cで示される。
[0121] したがって、図 9Aに示すように、劣化判定式に用いられる係数 A'、 B'は、劣化判 定式に代入される計算値 Ccalの数値範囲によって、異なる定数が用いられる。つま り、曲線 40a、 40b、 40cのうちのいずれかの曲線に対応した係数 A'、 B 'が用いられ る。
[0122] 具体的には、たとえば、計算値 Ccalが、図 9Aの横軸に示した C 12の数値範囲にあ るとき、曲線 40aの劣化判定式が用いられて、ユニット 11の劣化が判断される。
[0123] また、同様に、計算値 Ccalが、図 9Aの横軸に示した C13の数値範囲にあるならば 、曲線 40bの劣化判定式が用いられる。さらに、計算値 Ccal力 図 9Aの横軸に示し た C14の数値範囲にあるならば、曲線 40cの劣化判定式が用いられて、それぞれ、 ユニット 11の劣化が判断される。
[0124] なお、図 9Aにおいて、屈曲線 40力 それぞれの曲線 40a、 40b、 40c力ら、それぞ れ、容量値 Cが最も大きくなり、内部抵抗値 Rが最も小さくなるように、合成された屈曲 線である。したがって、図 9Aに示した屈曲線 40が、ユニット 11から負荷に対して、断 続的に電力が供給されたときの劣化判定線となる。このことによって、計算値 Realが 、矢印 40mが示す、屈曲線 40よりも下側にあるならば、ユニット 11は正常であると判 定される。逆に、計算値 Real力 矢印 40ηが示す、屈曲線 40よりも上側にあるならば 、ユニット 11は劣化していると判断される。
[0125] なお、ステップ S11の第 2の劣化判定ステップにおける判定も、同様に、図 9Αにて 示されている。ステップ S17による判定の以前に、ステップ S11〖こおいて、ユニット 11 の劣化限界特性としての判定値 Rlimまたは判定値 Climが、それぞれ計算値 Rcaほ たは計算値 Ccalと比較される。図 9Aにおいて、判定値 Rlimが直線 41で示され、判 定値 Climが直線 42で示されている。なお、屈曲線 40は、上述のように、曲線 40a、 4 Ob、 40cから合成されていると説明した。しかしながら、同時に、判定値 Rlimと判定 値 Climとが考慮されて合成されて作成されている。つまり、屈曲線 40が示す内部抵 抗値 Rの最大値が判定値 Rlimで示され、屈曲線 40が示す容量値 Cの最小値が判 定値 Climで示される。
[0126] 以上のように、ユニット 11から負荷に対して、断続的に電力が供給されたときに用 いられる劣化判定式は、それぞれ、曲線 40a、 40b、 40cで表される 3個の式が用い られる。つまり、ユニット 11の劣化判定に用いられる劣化判定式の数は、ユニット 11 力も負荷に対して、断続的に電力が供給されるときの、電力の供給回数に対応する。 たとえば、供給回数力 回であるならば、用いられる劣化判定式の数は 4個となり、供 給回数が 6回であるならば、用いられる劣化判定式の数は 6個となる。したがって、ュ ニット 11から負荷に対して、断続的に電力が供給される回数が想定され、断続的に 供給される回数以上の想定された個数の劣化判定式が予め記憶部 22に格納されて いる。
[0127] 以上のように、屈曲線 40を 1つの式だけ表現することは難しい。したがって、まず、 計算値 Ccalが、図 9Aの横軸の領域 C11または C15にある場合、劣化判定式はステ ップ S 11に示した 2式 (Real≥Rlimまたは Ccal≤ Clim)が用いられて、ユニット 11の 劣化が判断される。さらに、計算値 Ccalが、図 9Aの横軸の領域 C12、 C13、 C14の いずれかにある場合、計算値 Ccalの数値範囲によって、適切な係数 A'、 B 'が選択 され、記憶部 22から取得される。取得された係数 A'、 B 'がそれぞれの範囲に応じた 劣化判定式（曲線 40aまたは 40b、 40c)に代入され、計算されることによって、劣化 判断が行われる。
[0128] 次に、複数の異なった劣化判定式が用いられて劣化判定が行われる、本発明の実 施の形態による劣化判定方法と、 1式のみの劣化判定式が用いられて劣化判定が行 われる従来の劣化判定方法とを比較しながら、それぞれの特長について説明する。 なお、従来の 1個のみの劣化判定式が、図 9Aの破線 43で示されている。
[0129] 図 9Aにおいて、ユニット 11が新品であったときの計算値 Ccalと計算値 Realとが座 標 PI (Cl、 R1)で示される状態であるとする。
[0130] 従来の劣化判定では、破線 43で示される 1式のみの劣化判定式が用いられてュニ ット 11の劣化判定が行われる。図 9Aの矢印 40mに示すように、明ら力に座標 P1 (C 1、 R1)は破線 43が示す劣化判定式の下側にあるので、ユニット 11は正常と判断さ れる。もちろん、容量補正計算値 C1 (以下、計算値 C1と呼ぶ）が式（13)に代入され て判定値 Rstdが取得され、内部抵抗値補正計算値 R1と比較されても、同じ結果が 得られる。
[0131] これに対し、本実施の形態で示す、 3式からなる劣化判定式を用いた劣化判定方 法によってユニット 11の劣化判定が行われる場合、計算値 C1の数値範囲が C14の 範囲にあるので、曲線 40cで示される劣化判定式が用いられる。
[0132] そこで、曲線 40cで示される係数 A'、 B'と計算値 C1とが劣化判定式（13)へ代入 されて計算される。このことによって、 Rstd>Rlであることがわかる。この結果は、図 9Aの図中において、座標 P1 (C1、 R1)が、矢印 40mで示される、屈曲線 40の下側 にあることからも明らかである。したがって、本実施の形態の劣化判定方法において も、従来の劣化判定方法と同様に、ユニット 11は、まだ劣化していないと判断される。
[0133] 次に、ユニット 11の使用に伴い、ユニット 11の劣化が進行したと仮定する。たとえば 、計算値 Ccalと計算値 Realとが、図 9Aの点線矢印 44の方向に変化し、座標 P2 (C 2、 R2)で示される状態になったとする。なお、上述したように、一般に、キャパシタ 11 aが劣化すると、容量値 Cが減少し、内部抵抗値 Rが上昇する傾向である。
[0134] 座標 P2 (C2、 R2)にお 、て、従来の劣化判定方法に基づ!/、て劣化判定が行なわ れると、劣化判定式（13)に容量補正計算値 C2 (以下、計算値 C2と呼ぶ)が代入さ れて基準値 Rstdが計算される。この結果、 Rstd=R2となり、内部抵抗補正計算値 R 2が、丁度、劣化判定式を示す曲線 43上に存在する。つまり、従来の劣化判定方法 が用いられる場合、座標 P2 (C2、 R2)の条件では、ユニット 11が劣化していると判断 される。
[0135] 一方、本実施の形態で示す劣化判定方法が用いられて、ユニット 11の劣化判定が 行われる場合、計算値 C2の数値範囲が、 C 13の範囲にある。このこと〖こよって、曲線 40bで示される劣化判定式が用いられる。
[0136] そこで、曲線 40bで示される係数 A，、 B'と計算値 C2とが劣化判定式（13)へ代入 されて計算される。このことによって、 Rstd>R2であることがわかる。この結果は、図 9Aの図中において、座標 P2 (C2、 R2)力 矢印 40mで示される、屈曲線 40の下側 にあることからも明らかである。したがって、本実施の形態の劣化判定方法が用いら れた場合、座標 P2 (C2、 R2)で示される状態のユニット 11は、まだ、劣化していない と判断される。
[0137] 以上のことから、従来の劣化判定方法は、ユニット 11から負荷に対して、断続的な 電力供給が行われる場合に、劣化判定が不正確となる。つまり、本来、劣化していな いにもかかわらず、従来の劣化判定方法では、劣化していると判断される。しかしな がら、同じ状態のユニット 11が、本実施の形態による劣化判定方法が用いられて劣 化判定が行われれば、正確な劣化判定が成される。 [0138] さらに、図 9Aの実線矢印 45で示すように、ユニット 11の劣化がさらに進行し、座標 P3 (C3、 R3)に至ると仮定する。
[0139] 従来の劣化判定方法では、図 9Aの図からも明らかなように、座標 P3 (C3、 R3)は 、矢印 40ηで示す、破線 43が示す劣化判定式の上側に存在する。したがって、座標 P3 (C3、 R3)に至る以前に劣化していると判断される。
[0140] 一方、本実施の形態で示す、 3式力 なる劣化判定方法が用いられて劣化判定が 行われると、容量補正計算値 C3 (以下、計算値 C3と呼ぶ）の数値範囲力 C12の範 囲にある。このこと〖こよって、曲線 40aで示される劣化判定式が用いられる。
[0141] そこで、曲線 40aで示される係数 A，、 B'と計算値 C3とが劣化判定式（13)へ代入 されて計算される。このこと〖こよって、 Rstd=R3であることがわかる。この結果、座標 P3 (C3、 R3)の条件に至って、初めてユニット 11が劣化していると判断される。
[0142] 以上のことを整理すると、従来の劣化判定方法では、まだ劣化して 、な 、座標 P2 ( C2、 R2)の条件であっても、ユニット 11が劣化していると判断する。したがって、座標 P2 (C2、 R2)の条件から、本来の劣化条件である座標 P3 (C3、 R3)の条件に至るま での時間分、ユニット 11の寿命が短く見積もられている。したがって、まだ、十分に使 用に耐えうるユニット 11が、本来の寿命を全うすることなぐ早い時期に劣化している と判断される。
[0143] これに対して、本実施の形態で示す劣化判定方法を用いて劣化判定が行われた 場合、本来の寿命に近い条件まで、さらに正確な劣化判定が可能である。
[0144] したがって、図 9Aに示すように、屈曲線 40と破線 43とによって囲まれた領域に相 当するだけ、ユニット 11の寿命が正確に、長く判定される。
[0145] さらに、本実施の形態に示す、複数の異なる劣化判定式を用いた劣化判定は、温 度によりそれぞれの係数 A'、 B 'が変化する。温度により係数が変化する様子が図 9 Bに示されている。図 7Bと同様に、温度に対して劣化判定条件がそれぞれシフトして いることがわかる。なお、それぞれ温度毎に異なる劣化判定条件は、図 9Bに示すよう に、屈曲線 50a、 50b、 50c、 50d、 50eとしてグラフィ匕される。なお、屈曲線 50aは、 — 30°Cにおける劣化判定条件を示す。また、屈曲線 50bは、— 15°Cにおける劣化 判定条件を示す。同様に、屈曲線 50cは、 0°Cにおける劣化判定条件を示す。屈曲 線 50dは、 15°Cにおける劣化判定条件を示す。屈曲線 50eは、 30°Cにおける劣化 判定条件を示す。
[0146] 以上のことから、制御部 15に接続された記憶部 22は、温度に対応した複数の劣化 判定式を有する。さらに、複数の劣化判定式に対応した温度毎の係数が記憶されて いる。そして、ユニット 11の劣化判定が行われる温度に応じて適切な係数が適用され る。
[0147] 以上、説明した車両用電源装置 3の構成と動作とにより、従来の車両用電源装置に 比べ、さらに正確な劣化判定が実現される。このことによって、ユニット 11が本来の寿 命まで使用される車両用電源装置 3と車両用電源装置の劣化判定方法とが提供され る。
産業上の利用可能性
[0148] 本発明にかかる車両用電源装置とその劣化判定方法とによれば、キャパシタュ-ッ トが、本来有する寿命まで長く使用されるので、特に、車両の制動を電気的に行う電 子ブレーキシステムの非常用電源等として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 補助電力を蓄える複数のキャパシタカもなるキャパシタユニットと、
前記キャパシタユニットの温度を検出する温度センサと、
前記キャパシタユニットに電力を充電する充電回路と、
前記キャパシタユニットの電流値を検出するキャパシタユニット電流検出部と、 前記キャパシタユニットの電圧値を検出するキャパシタユニット電圧検出部と、 前記温度センサと前記充電回路と前記キャパシタユニット電流検出部と前記キャパシ タユニット電圧検出部とが電気的に接続され、前記電圧値と前記電流値とから、前記 キャパシタユニットの内部抵抗値と容量値とを得る制御部と、
前記温度に応じて、前記内部抵抗値と前記容量値とを補正計算することによって、内 部抵抗補正計算値と容量補正計算値とを得るために用いられる補正計算式と、前記 容量補正計算値から内部抵抗判定基準値を計算するために用いられ、前記容量補 正計算値の数値範囲に対応して設けられた複数の劣化判定式と、を格納する記憶 部と、
少なくとも前記内部抵抗判定基準値と前記容量補正計算値とのいずれかに基づい て、前記キャパシタユニットの劣化の状態を判断する判定部と、を備えた、 車両用電源装置。
[2] 前記制御部は、
前記キャパシタユニットを定電流で充電する際に、前記充電を途中で中断し、さらに
、再開する時の、前記中断の前後または前記再開の前後の前記キャパシタユニット の充電の電圧値の変化を前記キャパシタユニット電圧検出部により検出するとともに
前記キャパシタユニット電圧検出部により検出された前記電圧値と前記キャパシタュ ニット電流検出部により検出された前記電流値とに基づいて、前記キャパシタユニット の内部抵抗値を取得し、
前記充電の区間中における前記キャパシタユニットの充電の電圧変化率と前記キヤ パシタユニット電流検出部によって検出された前記電流値とに基づいて、前記キャパ シタユニットの容量値を取得する、 請求項 1に記載の車両用電源装置。
[3] 前記キャパシタュ-ットに充電された電力を放電する放電回路をさらに備え、
前記制御部は、
前記キャパシタユニットを定電流で放電する際に、前記放電を途中で中断し、さらに 、再開する時の、前記中断の前後または前記再開の前後の前記キャパシタユニット の放電の電圧値の変化を前記キャパシタユニット電圧検出部により検出するとともに 前記キャパシタユニット電圧検出部により検出された前記電圧値と前記キャパシタュ ニット電流検出部により検出された前記電流値とに基づいて、前記キャパシタユニット の内部抵抗値を取得し、
前記放電の区間中における前記キャパシタユニットの放電の電圧変化率と前記キヤ パシタユニット電流検出部によって検出された前記電流値とに基づいて、前記キャパ シタユニットの容量値を取得する、
請求項 1に記載の車両用電源装置。
[4] 前記制御部に電気的に接続され、前記補助電力の出力が要求される時に、前記キ ャパシタユニットから電力を出力するように切り替えるスィッチをさらに備えた、 請求項 1に記載の車両用電源装置。
[5] 前記キャパシタユニットに接続された負荷を、さらに備え、
前記内部抵抗判定基準値を計算するために用いられる前記劣化判定式の数は、前 記キャパシタユニットから断続的に前記負荷に電力を供給する回数と等しい数である 請求項 1に記載の車両用電源装置。
[6] 前記制御部は前記判定部を含む、
請求項 1に記載の車両用電源装置。
[7] 前記判定部は、
少なくとも、前記内部抵抗補正計算値が前記内部抵抗劣化判定値以上の条件と、前 記容量補正計算値があらかじめ得られた容量劣化判定値以下の条件と、の 、ずれ かの条件に合致した場合に、前記キャパシタユニットが劣化していると判断する、 請求項 1に記載の車両用電源装置。
[8] 前記記憶部は、前記温度センサが検出する前記温度に対応した複数の前記劣化判 定式を格納する、
請求項 1に記載の車両用電源装置。
[9] 補助電力を蓄える複数のキャパシタカ なるキャパシタユニットの温度を検出する温 度検出ステップと、
前記キャパシタユニットの内部抵抗値を取得する内部抵抗値取得ステップと、 前記キャパシタユニットの容量値を取得する容量値取得ステップと、
前記温度に応じて、前記内部抵抗値と前記容量値とを補正計算することによって、内 部抵抗補正計算値と容量補正計算値とを取得する補正計算値取得ステップと、 前記容量補正計算値の数値範囲に対応した複数の異なる劣化判定式を用いて、前 記容量補正計算値力 内部抵抗判定基準値を取得する内部抵抗判定基準値取得 ステップと、
少なくとも前記内部抵抗判定基準値と前記容量補正計算値とのいずれかに基づい て、前記キャパシタユニットの劣化の状態を判断する劣化判定ステップと、を備えた、 車両用電源装置の劣化判定方法。
[10] 前記キャパシタユニットに対して、少なくとも電力の充電または放電を定電流で行う充 放電ステップと、
前記キャパシタユニットの電流値を検出する電流値検出ステップと、
前記充放電ステップにお 、て、前記キャパシタユニットに前記充電または前記放電を 行う際に、前記充電または前記放電を途中で中断し、さらに、再開する時の、前記中 断の前後または前記再開の前後の前記キャパシタユニットの電圧の変化を電圧値と 電圧変化率として検出する電圧値検出ステップと、をさらに備え、
前記内部抵抗値取得ステップは、前記電圧値検出ステップで検出された前記電圧 値と前記電流値検出ステップで検出された前記電流値とに基づいて、前記内部抵抗 値を取得し、
前記容量値取得ステップは、前記電圧値検出ステップで検出された前記電圧変化 率と前記電流値検出ステップで検出された前記電流値とに基づ!/、て前記キャパシタ ユニットの容量値を取得する、
請求項 9に記載の車両用電源装置の劣化判定方法。
[11] 前記劣化判定ステップは、
少なくとも、前記内部抵抗補正計算値が前記内部抵抗劣化判定値以上の条件と、前 記容量補正計算値があらかじめ得られた容量劣化判定値以下の条件と、の 、ずれ かの条件に合致した場合に、前記キャパシタユニットが劣化していると判断する、 請求項 9に記載の車両用電源装置の劣化判定方法。
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