バッテリ状態管理装置
【課題】バッテリの実質的な充電残量を容易に検出する。
【解決手段】劣化度の異なるバッテリ２１毎に、スタータ２５駆動前の開放電圧値とスタータ２５駆動時の放電時電圧値（下限電圧値）との関係を第１の関係情報として予め記憶部１７に記憶するとともに、この第１の関係情報に関連する劣化度の異なるバッテリ２１毎の第２の関係情報を記憶部１７に予め記憶させ、この両関係情報を用いて、新品のバッテリ２１を基準とした充電残量（実ＳＯＣ）を判定するようになっているので、バッテリ２１が劣化しても実質的な充電残量を正確に得ることができ、バッテリ２１状態を正確に管理することが可能となる。
【解決手段】劣化度の異なるバッテリ２１毎に、スタータ２５駆動前の開放電圧値とスタータ２５駆動時の放電時電圧値（下限電圧値）との関係を第１の関係情報として予め記憶部１７に記憶するとともに、この第１の関係情報に関連する劣化度の異なるバッテリ２１毎の第２の関係情報を記憶部１７に予め記憶させ、この両関係情報を用いて、新品のバッテリ２１を基準とした充電残量（実ＳＯＣ）を判定するようになっているので、バッテリ２１が劣化しても実質的な充電残量を正確に得ることができ、バッテリ２１状態を正確に管理することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車においては、図７の如く、エンジン１が回転しているときに、発電機３によってエンジン１の回転力を電流エネルギーに変換し、ここで発生した電力を各種の負荷５に供給するとともに、余剰の電力を用いてバッテリ７の充電を図る。
【０００３】
また、自動車のエンジン１は、スタータ９の駆動により始動する。このスタータ９が駆動する際には、突入電流による大きな電圧降下を伴うため、バッテリ７から充分な始動電圧が供給される必要がある。したがって、スタータ９を駆動してエンジン１を始動させることが可能なように、バッテリ７の充電状態（ＳＯＣ）、即ちそのバッテリ７の充電残量を正確に管理することが重要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、バッテリ７が新品である場合は、バッテリ７の出力電圧によりそのバッテリ７の充電状態を判断することが可能である。
【０００５】
しかしながら、バッテリ７の充電状態は、そのバッテリ７の劣化状況によって大きく変化する。バッテリ７の劣化状況としては、格子腐食とサルフェーションが重なった場合など種々のタイプがある。そして、劣化状況によっては実際の内部抵抗とバッテリの開放電圧との相関関係が悪くなり、これによって、実際の内部抵抗と、エンジン始動時のバッテリ出力電圧の降下量との相関関係も悪くなる場合がある。したがって、バッテリ７の出力電圧を検出し、その出力電圧の降下量を用いるだけでは、その充電状態（充電残量）を正確に判断することが困難である。
【０００６】
そこで、本発明の解決すべき課題は、バッテリの実質的な充電残量を容易に検出し得るバッテリ状態管理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、自動車のバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置であって、前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段と、劣化度の異なるバッテリ毎に、当該バッテリの実質的に放電が行われていない状態における出力電圧である開放電圧値と、所定放電を行わせた際の前記バッテリの出力電圧である放電時電圧値との関係を示す第１の関係情報を記憶するとともに、劣化度の異なるバッテリ毎に、前記第１の関係情報の前記開放電圧値に関連づけられ、且つ新品のバッテリを基準として、最大負荷状態での当該バッテリの役目を果たせなくなるまでの充電残量を導出するための第２の関係情報を記憶する記憶手段と、実質的に放電が行われていない状態で前記バッテリの前記開放電圧値を前記電圧検出手段を介して検出するとともに、前記所定放電が行われた際の前記バッテリの前記放電時電圧値を前記電圧検出手段を介して検出し、その放電時電圧値と前記開放電圧値とから特定される前記バッテリの劣化度に対応した前記第２の関係情報を特定し、当該第２の関係情報において、前記第１の関係情報における前記基準開放電圧値に対応する前記充電残量を導出して、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定する判定手段とを備えるものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバッテリ状態管理装置であって、前記放電時電圧値は、前記所定放電が行われた際における前記バッテリの下限電圧値である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のバッテリ状態管理装置であって、前記所定放電は、スタータによりエンジンが始動される際に行われる放電である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバッテリ状態管理装置であって、検出した前記放電時電圧値が所定の判定要否閾値電圧以下になっている場合にのみ、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定するものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明のバッテリ状態管理装置は、劣化度の異なるバッテリ毎に、開放電圧値と放電時電圧値との関係を第１の関係情報として予め記憶するとともに、この第１の関係情報に関連する第２の関係情報を予め記憶しておき、この両関係情報を用いて、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定するようになっているので、バッテリが劣化しても実質的な充電残量を正確に得ることができ、バッテリ状態を正確に管理することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明のバッテリ状態管理装置は、放電時電圧値として、所定放電が行われた際におけるバッテリの下限電圧値が用いられるため、バッテリの特性を有効に表す放電時電圧値を容易かつ確実に取得することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明のバッテリ状態管理装置は、所定放電が、スタータによりエンジンが始動される際に行われる放電であるため、バッテリの充電残量の判定のための特別な放電をバッテリに行わせる必要がないとともに、走行開始前にバッテリの充電残量を検知することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明のバッテリ状態管理装置は、検出した前記放電時電圧値が所定の判定要否閾値電圧以下になっている場合にのみ、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定するので、充電残量の判定の信頼性を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜構成＞
図１は本発明の一の実施の形態に係るバッテリ状態管理装置を示すブロック図である。このバッテリ状態管理装置は、図１の如く、電流センサ１１、電圧センサ（電圧検出手段）１３、処理部（判定手段）１５、記憶部（記憶手段）１７及び出力部１９を備えて構成されており、車両に搭載されたバッテリ２１の状態を管理する。
【００１６】
電流センサ１１は、バッテリ２１から出力される電流を検出するものであり、例えばシャント抵抗が使用される。電圧センサ１３は、バッテリ２１の出力電圧を検出する。処理部１５は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＣＰＵ等を備えて構成されたコンピューティング装置の機能を有した電子制御ユニットであり、バッテリ２１の管理のために各種の情報処理動作（制御動作も含む）を行う。記憶部１７は、メモリ等により構成され、処理部１５が行う各種の情報処理動作に必要な情報等が記憶されている。出力部１９は、バッテリ２１の状態の判定結果等を出力するためのものである。尚、図１において、符号２３はイグニションスイッチ、符号２５はスタータを示している。
【００１７】
＜全体の所定動作＞
まず、このバッテリ状態管理装置の全体的な処理動作について、図２を参照して説明する。ステップＳ１では、イグニッションスイッチ（以下、「ＩＧスイッチ」という）２３がオンされる。このとき、処理部１５は、バッテリ２１の開放電圧値（実質的に放電が行われていない出力電圧）を電圧センサ１３を介して測定しておく。この開放電圧値は、次のステップＳ３での判定動作に利用されるものである。続くステップＳ２では、スタータ２５が駆動されて図示しないエンジンが始動される。
【００１８】
そして、処理部１５は、ステップＳ３でエンジン始動時劣化判定動作を行い、次のステップＳ４で初期充電残量（初期残容量）の検出動作を行う。かかるステップＳ３及びステップＳ４の動作は後述する。
【００１９】
また、処理部１５は、続くステップＳ５でエンジン始動後劣化判定動作を行う。この始動後劣化判定動作では、エンジン始動後の充電により満充電（又はそれに近い状態）になったバッテリ２１への電流流入状況を電流センサ１１を介して検出し、その電流流入状況に基づいてバッテリ２１の劣化度が判定される。
【００２０】
また、処理部１５は、続くステップＳ６でバッテリ２１に対する充電制御（バッテリ２１の充電残量管理）を行う。この充電制御では、電流センサ１１の測定電流値を積算することにより、エンジン始動時等の所定の基準時からバッテリ２１から放電された全電流量が逐次検出され、その検出結果に基づいてバッテリ２１に対して行うべき充電量を決定するようになっている。これによって、走行中におけるバッテリ２１の充電残量が所定範囲内に維持されるようになっている。充電量の制御は、例えば、図示しないオルタネータの発電量（出力電圧等）を制御することにより行われる。
【００２１】
このステップＳ５，Ｓ６のエンジン始動後劣化判定動作及び充電制御は、エンジンが停止されるまで繰り返し継続される。
【００２２】
＜エンジン始動時劣化判定動作＞
図２中のステップＳ３でエンジン始動時劣化判定動作を説明する。
【００２３】
尚、図２に示したバッテリ状態管理装置の処理動作に先駆けて、予め所定の基準バッテリ（ここでは、新品のバッテリ２１）に対して試験を行い、その試験結果を用いて実際に車両に搭載されたバッテリ２１の劣化判定を行うようになっている。
【００２４】
その試験では、新品を含む種々の劣化状況のバッテリ２１に対して、その充電残量を種々に変化させ、その充電残量の異なる各状態において、バッテリ２１に対してエンジン始動時放電（所定放電）を行わせて、バッテリ２１の放電前及び放電中の出力電圧を計測した。そして、劣化状況の異なる各バッテリ２１の異なる各充電残量状態における各エンジン始動時放電を行う前の開放電圧値（実質的に放電が行われていない出力電圧）と、エンジン始動時放電が行われた際の下限電圧値（放電時電圧値）との関係を調べた。ここで、エンジン始動時放電とは、スタータ２５が駆動されてエンジンが始動される際に行われる放電（あるいはそれと同等な放電）である。また、下限電圧値とは、エンジン始動時放電に伴ってバッテリ２１の出力電圧が低下した際のその最低値のことである。なお、エンジン始動時放電の際に検出するバッテリ２１の出力電圧値（放電時電圧値）としては、上記の出力電圧の最低値の他に、エンジン始動時放電が行われている期間中における放電開始から所定時間経過後の出力電圧値を検出して判定に用いるようにしてもよい。
【００２５】
図３はその試験結果をグラフ化したものであり、予め記憶部１７内にデータテーブルまたは近似式等の形式で格納されている。図３の横軸は各放電試験におけるエンジン始動時放電開始前のバッテリ２１の開放電圧値に対応し、縦軸は各放電試験におけるエンジン始動時放電中のバッテリ２１の下限電圧値に対応している。また、図３中の曲線Ｇ１は新品のバッテリ２１についての測定結果に基づいて描いたものであり、曲線Ｇ２〜Ｇ５は使用により劣化したバッテリ２１についての測定結果に基づいて描いたものである。曲線Ｇ１〜Ｇ５は互いに劣化状況が異なったバッテリ２１に対する試験の結果得られたものである。このうち、曲線Ｇ２〜Ｇ４は通常の使用状態に近い態様で充放電が繰り替えされたバッテリ２１に対応し、各曲線Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の順にバッテリ２１の使用期間が長くなり劣化が進んでいる。また、曲線Ｇ５は頻繁に過充電状態とされたバッテリ２１に対応している。曲線Ｇ４，Ｇ５は劣化状況（劣化の要因）が異なるが、劣化の程度（劣化度）はほぼ同等である。
【００２６】
具体的には、新品のバッテリ２１が対応する曲線Ｇ１に着目した場合、開放電圧値が約１２．９Ｖ（ほぼ満充電状態）のときにエンジン始動時放電を行った際の下限電圧値は約９．７Ｖであり、開放電圧値が約１２．１Ｖのときにエンジン始動時放電を行った際の下限電圧値は約８．１Ｖであることを示している。また、劣化が進んだバッテリ２１が対応する曲線Ｇ４に着目した場合、開放電圧値が約１２．５Ｖのときにエンジン始動時放電を行った際の下限電圧値は約８．１Ｖであることを示している。
【００２７】
図３のグラフより、バッテリ２１の劣化が進むにつれて対応する曲線Ｇ１〜Ｇ５がグラフの概ね右方向（又は右下方向）にシフトしていることが分かった。特に、下限電圧値が所定の基準レベル（例えば、９Ｖ）以下の領域では、曲線Ｇ１を基準とした曲線Ｇ２〜Ｇ５の右方向へのシフト量が対応するバッテリ２１の劣化の進みに応じて増加する傾向にあることが分かった。
【００２８】
そこで、この実施の形態では、エンジン始動時放電を行った際のバッテリ２１の開放電圧値及び下限電圧値により定まる図３のグラフ上の点Ｐ１（ＶＯ，ＶＬ）が、新品のバッテリ２１が対応する曲線Ｇ１上の対応する点Ｐ２（ＶＮ，ＶＬ）を基準として、横軸右方向にシフトしているシフト量Ｄを用いてバッテリ２１の劣化度を判定する。
【００２９】
この判定を行うためには、まず基準となる新品のバッテリ２１に対する曲線Ｇ１に関する情報（すなわち、開放電圧値（基準開放電圧値）ＶＮと下限電圧値ＶＬとの関係を表す第１の関係情報）を記憶部１７に予め記憶させておく。その具体的手段としては、曲線Ｇを下限電圧値ＶＬを変数とした関数として近似的に表現した関係式を記憶部１７に記憶させておき、その関係式に測定値である下限電圧値ＶＬを代入して対応する基準開放電圧値ＶＮを導出する構成と、所定の数値間隔で設けられた複数の下限電圧値ＶＬとそれに対応する複数の基準開放電圧値ＶＮとを関連付けてデータテーブルとして記憶部１７に記憶させておき、測定した下限電圧値ＶＬに対応する基準開放電圧値ＶＮをそのデータテーブルを利用して導出する構成とが考えられる。この実施の形態では、例えば前者の構成が採用される。なお、基準バッテリとして必ずしも新品のバッテリ２１を用いる必要はなく、新品と同等の能力を有するバッテリ２１を基準バッテリとして用いてもよい。尚、上記説明ではデータテーブルを例に挙げたが、近似式等の情報を記憶部１７に記憶させておいても差し支えない。
【００３０】
具体的には、処理部１５が、ＩＧスイッチ２３がオンされた際（エンジンの始動が行われる直前）のバッテリ２１の開放電圧値ＶＯを電圧センサ１３を介して測定するとともに、エンジン始動時放電が行われているときのバッテリ２１の下限電圧値ＶＬを電圧センサ１３を介して測定し、その測定値ＶＯ，ＶＬを劣化判定のための次式（１）（評価式）に代入して評価値Ｑを算出し、その評価値Ｑを用いてバッテリ２１の劣化度を判定する。
【００３１】
【数１】
【００３２】
ここで、式（１）中のＶＮは測定値である下限抵抗値ＶＬの関数として与えられた新品のバッテリ２１の開放電圧値ＶＮである。この式（１），（２）に関する情報も記憶部１７に予め記憶されており、これを用いて処理部１５による劣化判定処理が行われる。
【００３３】
式（１）において、ＶＯとＶＮとの差分値（Ｄ）をＲ（ＶＬ）で割り算しているのは、劣化度が同一の場合であっても、下限電圧値ＶＬが高くなるにつれて差分値（Ｄ）が小さくなってゆくため、差分値（Ｄ）を関数値Ｒ（ＶＬ）で割り算して修正することにより、下限電圧値ＶＬの値によらずに実質的に劣化度のみによって変化する評価値Ｑを導出できるようにしたものである。なお、ここでは、劣化度が同一とした場合における下限電圧値ＶＬが変化した場合の差分値（Ｄ）の変化態様をＶＬの２次関数で近似することとし、関数値Ｒ（ＶＬ）の設定を行っている（上式（２）参照）。より具体的には、例えば、式（２）中の係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、Ｃ１＝０．０８８，Ｃ２＝−１．３６，Ｃ３＝４．９４に設定される。
【００３４】
なお、この実施の形態では、差分値Ｄを関数値Ｒ（ＶＬ）で割り算した値で値ｅを累乗したものを評価値Ｑとして使用するようにしたが、差分値Ｄを関数値Ｒ（ＶＬ）で割り算した値をそのまま劣化判定に用いたり、他の評価関数に代入するようにしてもよい。例えば、上式（１）を１次又は２次までべき級数展開したものを評価関数として用いるようにしてもよい。
【００３５】
評価値Ｑの具体例としては、例えば、図３の曲線Ｇ１が対応する新品のバッテリ２１の場合はＱ＝１．０となり、曲線Ｇ２が対応するバッテリ２１の場合はＱ＝０．６となり、曲線Ｇ３が対応するバッテリ２１の場合はＱ＝０．４となり、曲線Ｇ４，Ｇ５が対応するバッテリ２１の場合はＱ＝０．３となる。そして、例えば評価値Ｑが所定値以下になった場合に、バッテリ２１が劣化していると判定される。
【００３６】
図４は、処理部１５による劣化判定処理に関するフローチャートである。前述の図２のステップＳ２でスタータ２５が駆動されるの伴って、処理部１５は、ステップＳ３にて図４に示す手順で始動時劣化判定処理を行うようになっている。
【００３７】
すなわち、処理部１５は、エンジン始動時放電が行われているときのバッテリ２１の下限電圧値ＶＬを電圧センサ１３を介して測定し（ステップＳ１１）、その測定した下限電圧値ＶＬが所定の基準レベル（例えば、９Ｖ）以下であるか否かを判断し（ステップＳ１２）、基準レベル以下である場合にはステップＳ１３に進んで劣化判定処理を行う一方、基準レベルを上回っている場合には劣化判定処理を行うことなく次の処理（図２のステップＳ４）に移行する。
【００３８】
ステップＳ１３の劣化判定処理では、前述の図２のステップＳ１で測定した開放電圧値ＶＯと、ステップＳ１１で測定した下限電圧値ＶＬとが上式（１）に代入されて評価値Ｑが算出され、その評価値Ｑに基づいてバッテリ２１の劣化度の判定が行われる。
【００３９】
＜初期充電残量の検出原理＞
次の図２中のステップＳ４における初期充電残量（ＳＯＣ）の検出原理を説明する。尚、ここでは、初期充電残量（ＳＯＣ）の定義が、新品で且つ満充電から最大負荷状態でのバッテリ２１の役目を果たせなくなるまでの容量であるものとして取り扱う。
【００４０】
図５は、初期充電残量の検出原理を示す図であって、このうちの図５（Ａ）は、図２中のステップＳ３の工程（エンジン始動時劣化判定動作）で使用された図３のグラフと同様の図であり、その横軸は各放電試験におけるエンジン始動時放電開始前のバッテリ２１の開放電圧値に対応し、縦軸は各放電試験におけるエンジン始動時放電中のバッテリ２１の下限電圧値に対応している。また、図５（Ａ）中の曲線Ｇ１は新品のバッテリ２１についての測定結果に基づいて描いたものであり、曲線Ｇ２は使用により半分ほど劣化したバッテリ２１についての測定結果に基づいて、また曲線Ｇ３は使用により残り３０％まで劣化したバッテリ２１についての測定結果に基づいてそれぞれ描いたものである。さらに、図５（Ａ）中の領域ＡｒＸは、スタータ２５の駆動（即ち、エンジンの再始動）が不可能な再始動不可領域であり、線Ｖｔｈ１は、初期充電残量が充分なために判定が不要である閾値（判定要否閾値電圧）を示しており、線Ｖｔｈ２は、再始動不可領域ＡｒＸを考慮してスタータ２５の駆動（即ち、エンジンの再始動）が可能か否かを判定するための再始動判定ライン（閾値）を示している。この図５（Ａ）は、記憶部１７内にデータテーブルまたは近似式等の形式で格納されている。尚、図５（Ａ）では、３つの曲線Ｇ１〜Ｇ３のみが描かれているが、実際には、Ｇ１〜Ｇ３以外に多くの曲線が併せて描かれる。
【００４１】
また、図５（Ｂ）は、初期充電残量（ＳＯＣ）、即ち、新品で且つ満充電のバッテリ２１を基準として、劣化度の異なるバッテリ２１毎に、最大負荷状態でのバッテリ２１の役目を果たせなくなるまでの充電残量の変化を示す情報（第２の関係情報）の図であって、横軸は新品のバッテリ２１の初期充電残量（ＳＯＣ）、縦軸は実質的な初期充電残量（ＳＯＣ：以下「実ＳＯＣ」と称す）を意味しており、横軸及び縦軸のいずれも百分率（％）の値として示される。
【００４２】
この図５（Ｂ）に示した第２の関係情報も、図５（Ａ）に示した第１の関係情報と同様に、記憶部１７内にデータテーブルまたは近似式等の形式で予め格納されるものである。図５（Ｂ）の考え方を示す。
【００４３】
まず、図５（Ａ）に配置された全ての曲線Ｇ１〜Ｇ３と、再始動判定ラインＶｔｈ２との交点Ｐ０１〜Ｐ０３が求められる。例えば、新品且つ満充電状態のバッテリ２１に対応する曲線Ｇ１については、この曲線Ｇ１と再始動判定ラインＶｔｈ２との交点は点Ｐ０１である。したがって、その横軸上の位置をそのまま図５（Ｂ）の横軸上の位置に適用し、また図５（Ｂ）の縦軸がゼロ値である点Ｐ１１をプロットする。この点Ｐ１１の座標は、図５（Ｂ）における原点（０，０）となる。
【００４４】
また、例えば、他の曲線Ｇ２，Ｇ３についても、この各曲線Ｇ２，Ｇ３と再始動判定ラインＶｔｈ２との交点Ｐ０２，Ｐ０３を求め、それぞれの横軸上の位置をそのまま図５（Ｂ）の横軸上の位置に適用し、また図５（Ｂ）の縦軸がゼロ値である点Ｐ１２，Ｐ１３をプロットする。
【００４５】
次に、ほぼ新品のバッテリ２１がほぼ満充電状態の開放電圧値（約１２．９Ｖ）を、そのまま図５（Ｂ）の横軸上の位置に適用し、この点の座標を（１００，０）とする。
【００４６】
そして、図５（Ｂ）における座標（１００，１００）を点Ｐ２１とし、この点Ｐ２１と、点Ｐ１１を結ぶ直線Ｌ１を求める。同様に、例えば劣化度が半分（５０％）の曲線Ｇ２に関して、座標（１００，５０）の点をＰ２２とし、例えば劣化度が３０％の曲線Ｇ３に関して、座標（１００，３０）の点をＰ２３とし、点Ｐ２２と点Ｐ１２とを結ぶ直線Ｌ２及び点Ｐ２３と点Ｐ１３とを結ぶ直線Ｌ３をそれぞれ求める。かかる図５（Ｂ）の各直線Ｌ１〜Ｌ３は、記憶部１７内にデータテーブルまたは近似式等の形式で予め格納される。尚、上述のように、図５（Ａ）において３つの曲線Ｇ１〜Ｇ３以外に多くの曲線が併せて描かれているため、これらの他の曲線についても、それぞれ対応する直線が図５（Ｂ）に求められる。
【００４７】
＜初期充電残量の検出動作＞
このように、図５（Ａ）の第１の関係情報及び図５（Ｂ）の第２の関係情報が、劣化状況の異なるバッテリ２１毎の情報として記憶部１７内に格納されていることを前提として、図２中のステップＳ４における初期充電残量（ＳＯＣ）の検出動作を実行する。
【００４８】
まず、上記のステップＳ１１で測定された下限電圧値が、所定の判定要否閾値電圧Ｖｔｈ１を超えている場合は、バッテリ２１が充分に充電されている状態であり、この下限電圧値と開放電圧値だけでは、バッテリ２１の劣化状態が識別しにくい状態であるため、処理部１５は、以後の初期充電残量の検出動作を行わずに、充分な充電状態である旨を判定する。
【００４９】
一方、上記のステップＳ１１で測定された下限電圧値が、所定の判定要否閾値電圧Ｖｔｈ１以下である場合は、下限電圧値と開放電圧値とからバッテリ２１の劣化状態を識別できるため、処理部１５は、以下の初期充電残量の検出動作を実行する（ステップＳ１３）。
【００５０】
ここでは、ステップＳ３で判定されたバッテリ２１の劣化状況の曲線がそのまま適用される。例えば、ステップＳ３の処理において曲線Ｇ２が適用された場合であって、図５（Ａ）において開放電圧値と下限電圧値とから点Ｐｘが得られた場合、この点Ｐｘの横軸上の位置をそのまま図５（Ｂ）の横軸上の位置に対応させて、曲線Ｇ２に対応する直線Ｌ２上の点Ｐｙを求める。そして、この点Ｐｙの縦軸（実ＳＯＣ）上の位置の値αを、バッテリ２１の初期充電残量（ＳＯＣ）とする。この値αは、バッテリ２１が新品で且つ満充電であると仮定した場合に、最大負荷状態でのバッテリ２１の役目を果たせなくなるまでの容量を意味する。したがって、バッテリ２１が劣化している場合でも、新品のバッテリ２１を基準とした充電残量を得ることができる。
【００５１】
そして、その充電残量の判定結果は、例えば図６に示す出力態様で、出力部１９を介して出力される（ステップＳ１４）。例えば、出力部１９に設けられた表示部３１において、バッテリ２１の実ＳＯＣ（実質的な充電残量）を表示するための表示領域３２が形成され、ゲージ状等の所定の方式で実ＳＯＣが表示される。また、ステップＳ３で判定したバッテリ２１の劣化状態についても、表示領域３３，３５に表示される。例えば、バッテリ２１の劣化状況が良好な場合には表示領域３３が点灯され、バッテリ２１が一定レベル以下に劣化している場合には表示領域３５が点灯される。
【００５２】
以上のように、この実施の形態では、バッテリ２１の様々な劣化状況及び充電状態について図５（Ａ）から図５（Ｂ）を予め求めておき、スタータ２５の動作時に、開放電圧値と下限電圧値とから図５（Ｂ）を用いて実ＳＯＣ、即ち、新品のバッテリ２１を基準とした充電残量を得ることができるので、バッテリ２１が劣化しても実質的な充電残量を正確に得ることができる。したがって、バッテリ状態を正確に管理できるバッテリ状態管理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一の実施の形態に係るバッテリ状態管理装置を示すブロック図である。
【図２】バッテリ状態管理装置の全体的な処理動作を示すフローチャートである。
【図３】劣化状況及び充電残量の異なるバッテリについて開放電圧値とエンジン始動時の下限電圧値とを試験により測定した測定結果を示すグラフである。
【図４】劣化判定処理に関するフローチャートである。
【図５】本発明の一の実施の形態に係るバッテリ状態管理装置における初期充電残量の検出動作を説明するための原理図である。
【図６】バッテリの判定結果の出力例を示す図である。
【図７】一般的な自動車の電源系統を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１１ 電流センサ
１３ 電圧センサ
１５ 処理部
１７ 記憶部
１９ 出力部
２１ バッテリ
２３ スイッチ
２５ スタータ
３１ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車においては、図７の如く、エンジン１が回転しているときに、発電機３によってエンジン１の回転力を電流エネルギーに変換し、ここで発生した電力を各種の負荷５に供給するとともに、余剰の電力を用いてバッテリ７の充電を図る。
【０００３】
また、自動車のエンジン１は、スタータ９の駆動により始動する。このスタータ９が駆動する際には、突入電流による大きな電圧降下を伴うため、バッテリ７から充分な始動電圧が供給される必要がある。したがって、スタータ９を駆動してエンジン１を始動させることが可能なように、バッテリ７の充電状態（ＳＯＣ）、即ちそのバッテリ７の充電残量を正確に管理することが重要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、バッテリ７が新品である場合は、バッテリ７の出力電圧によりそのバッテリ７の充電状態を判断することが可能である。
【０００５】
しかしながら、バッテリ７の充電状態は、そのバッテリ７の劣化状況によって大きく変化する。バッテリ７の劣化状況としては、格子腐食とサルフェーションが重なった場合など種々のタイプがある。そして、劣化状況によっては実際の内部抵抗とバッテリの開放電圧との相関関係が悪くなり、これによって、実際の内部抵抗と、エンジン始動時のバッテリ出力電圧の降下量との相関関係も悪くなる場合がある。したがって、バッテリ７の出力電圧を検出し、その出力電圧の降下量を用いるだけでは、その充電状態（充電残量）を正確に判断することが困難である。
【０００６】
そこで、本発明の解決すべき課題は、バッテリの実質的な充電残量を容易に検出し得るバッテリ状態管理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、自動車のバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置であって、前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段と、劣化度の異なるバッテリ毎に、当該バッテリの実質的に放電が行われていない状態における出力電圧である開放電圧値と、所定放電を行わせた際の前記バッテリの出力電圧である放電時電圧値との関係を示す第１の関係情報を記憶するとともに、劣化度の異なるバッテリ毎に、前記第１の関係情報の前記開放電圧値に関連づけられ、且つ新品のバッテリを基準として、最大負荷状態での当該バッテリの役目を果たせなくなるまでの充電残量を導出するための第２の関係情報を記憶する記憶手段と、実質的に放電が行われていない状態で前記バッテリの前記開放電圧値を前記電圧検出手段を介して検出するとともに、前記所定放電が行われた際の前記バッテリの前記放電時電圧値を前記電圧検出手段を介して検出し、その放電時電圧値と前記開放電圧値とから特定される前記バッテリの劣化度に対応した前記第２の関係情報を特定し、当該第２の関係情報において、前記第１の関係情報における前記基準開放電圧値に対応する前記充電残量を導出して、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定する判定手段とを備えるものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバッテリ状態管理装置であって、前記放電時電圧値は、前記所定放電が行われた際における前記バッテリの下限電圧値である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のバッテリ状態管理装置であって、前記所定放電は、スタータによりエンジンが始動される際に行われる放電である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバッテリ状態管理装置であって、検出した前記放電時電圧値が所定の判定要否閾値電圧以下になっている場合にのみ、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定するものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明のバッテリ状態管理装置は、劣化度の異なるバッテリ毎に、開放電圧値と放電時電圧値との関係を第１の関係情報として予め記憶するとともに、この第１の関係情報に関連する第２の関係情報を予め記憶しておき、この両関係情報を用いて、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定するようになっているので、バッテリが劣化しても実質的な充電残量を正確に得ることができ、バッテリ状態を正確に管理することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明のバッテリ状態管理装置は、放電時電圧値として、所定放電が行われた際におけるバッテリの下限電圧値が用いられるため、バッテリの特性を有効に表す放電時電圧値を容易かつ確実に取得することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明のバッテリ状態管理装置は、所定放電が、スタータによりエンジンが始動される際に行われる放電であるため、バッテリの充電残量の判定のための特別な放電をバッテリに行わせる必要がないとともに、走行開始前にバッテリの充電残量を検知することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明のバッテリ状態管理装置は、検出した前記放電時電圧値が所定の判定要否閾値電圧以下になっている場合にのみ、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定するので、充電残量の判定の信頼性を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜構成＞
図１は本発明の一の実施の形態に係るバッテリ状態管理装置を示すブロック図である。このバッテリ状態管理装置は、図１の如く、電流センサ１１、電圧センサ（電圧検出手段）１３、処理部（判定手段）１５、記憶部（記憶手段）１７及び出力部１９を備えて構成されており、車両に搭載されたバッテリ２１の状態を管理する。
【００１６】
電流センサ１１は、バッテリ２１から出力される電流を検出するものであり、例えばシャント抵抗が使用される。電圧センサ１３は、バッテリ２１の出力電圧を検出する。処理部１５は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＣＰＵ等を備えて構成されたコンピューティング装置の機能を有した電子制御ユニットであり、バッテリ２１の管理のために各種の情報処理動作（制御動作も含む）を行う。記憶部１７は、メモリ等により構成され、処理部１５が行う各種の情報処理動作に必要な情報等が記憶されている。出力部１９は、バッテリ２１の状態の判定結果等を出力するためのものである。尚、図１において、符号２３はイグニションスイッチ、符号２５はスタータを示している。
【００１７】
＜全体の所定動作＞
まず、このバッテリ状態管理装置の全体的な処理動作について、図２を参照して説明する。ステップＳ１では、イグニッションスイッチ（以下、「ＩＧスイッチ」という）２３がオンされる。このとき、処理部１５は、バッテリ２１の開放電圧値（実質的に放電が行われていない出力電圧）を電圧センサ１３を介して測定しておく。この開放電圧値は、次のステップＳ３での判定動作に利用されるものである。続くステップＳ２では、スタータ２５が駆動されて図示しないエンジンが始動される。
【００１８】
そして、処理部１５は、ステップＳ３でエンジン始動時劣化判定動作を行い、次のステップＳ４で初期充電残量（初期残容量）の検出動作を行う。かかるステップＳ３及びステップＳ４の動作は後述する。
【００１９】
また、処理部１５は、続くステップＳ５でエンジン始動後劣化判定動作を行う。この始動後劣化判定動作では、エンジン始動後の充電により満充電（又はそれに近い状態）になったバッテリ２１への電流流入状況を電流センサ１１を介して検出し、その電流流入状況に基づいてバッテリ２１の劣化度が判定される。
【００２０】
また、処理部１５は、続くステップＳ６でバッテリ２１に対する充電制御（バッテリ２１の充電残量管理）を行う。この充電制御では、電流センサ１１の測定電流値を積算することにより、エンジン始動時等の所定の基準時からバッテリ２１から放電された全電流量が逐次検出され、その検出結果に基づいてバッテリ２１に対して行うべき充電量を決定するようになっている。これによって、走行中におけるバッテリ２１の充電残量が所定範囲内に維持されるようになっている。充電量の制御は、例えば、図示しないオルタネータの発電量（出力電圧等）を制御することにより行われる。
【００２１】
このステップＳ５，Ｓ６のエンジン始動後劣化判定動作及び充電制御は、エンジンが停止されるまで繰り返し継続される。
【００２２】
＜エンジン始動時劣化判定動作＞
図２中のステップＳ３でエンジン始動時劣化判定動作を説明する。
【００２３】
尚、図２に示したバッテリ状態管理装置の処理動作に先駆けて、予め所定の基準バッテリ（ここでは、新品のバッテリ２１）に対して試験を行い、その試験結果を用いて実際に車両に搭載されたバッテリ２１の劣化判定を行うようになっている。
【００２４】
その試験では、新品を含む種々の劣化状況のバッテリ２１に対して、その充電残量を種々に変化させ、その充電残量の異なる各状態において、バッテリ２１に対してエンジン始動時放電（所定放電）を行わせて、バッテリ２１の放電前及び放電中の出力電圧を計測した。そして、劣化状況の異なる各バッテリ２１の異なる各充電残量状態における各エンジン始動時放電を行う前の開放電圧値（実質的に放電が行われていない出力電圧）と、エンジン始動時放電が行われた際の下限電圧値（放電時電圧値）との関係を調べた。ここで、エンジン始動時放電とは、スタータ２５が駆動されてエンジンが始動される際に行われる放電（あるいはそれと同等な放電）である。また、下限電圧値とは、エンジン始動時放電に伴ってバッテリ２１の出力電圧が低下した際のその最低値のことである。なお、エンジン始動時放電の際に検出するバッテリ２１の出力電圧値（放電時電圧値）としては、上記の出力電圧の最低値の他に、エンジン始動時放電が行われている期間中における放電開始から所定時間経過後の出力電圧値を検出して判定に用いるようにしてもよい。
【００２５】
図３はその試験結果をグラフ化したものであり、予め記憶部１７内にデータテーブルまたは近似式等の形式で格納されている。図３の横軸は各放電試験におけるエンジン始動時放電開始前のバッテリ２１の開放電圧値に対応し、縦軸は各放電試験におけるエンジン始動時放電中のバッテリ２１の下限電圧値に対応している。また、図３中の曲線Ｇ１は新品のバッテリ２１についての測定結果に基づいて描いたものであり、曲線Ｇ２〜Ｇ５は使用により劣化したバッテリ２１についての測定結果に基づいて描いたものである。曲線Ｇ１〜Ｇ５は互いに劣化状況が異なったバッテリ２１に対する試験の結果得られたものである。このうち、曲線Ｇ２〜Ｇ４は通常の使用状態に近い態様で充放電が繰り替えされたバッテリ２１に対応し、各曲線Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の順にバッテリ２１の使用期間が長くなり劣化が進んでいる。また、曲線Ｇ５は頻繁に過充電状態とされたバッテリ２１に対応している。曲線Ｇ４，Ｇ５は劣化状況（劣化の要因）が異なるが、劣化の程度（劣化度）はほぼ同等である。
【００２６】
具体的には、新品のバッテリ２１が対応する曲線Ｇ１に着目した場合、開放電圧値が約１２．９Ｖ（ほぼ満充電状態）のときにエンジン始動時放電を行った際の下限電圧値は約９．７Ｖであり、開放電圧値が約１２．１Ｖのときにエンジン始動時放電を行った際の下限電圧値は約８．１Ｖであることを示している。また、劣化が進んだバッテリ２１が対応する曲線Ｇ４に着目した場合、開放電圧値が約１２．５Ｖのときにエンジン始動時放電を行った際の下限電圧値は約８．１Ｖであることを示している。
【００２７】
図３のグラフより、バッテリ２１の劣化が進むにつれて対応する曲線Ｇ１〜Ｇ５がグラフの概ね右方向（又は右下方向）にシフトしていることが分かった。特に、下限電圧値が所定の基準レベル（例えば、９Ｖ）以下の領域では、曲線Ｇ１を基準とした曲線Ｇ２〜Ｇ５の右方向へのシフト量が対応するバッテリ２１の劣化の進みに応じて増加する傾向にあることが分かった。
【００２８】
そこで、この実施の形態では、エンジン始動時放電を行った際のバッテリ２１の開放電圧値及び下限電圧値により定まる図３のグラフ上の点Ｐ１（ＶＯ，ＶＬ）が、新品のバッテリ２１が対応する曲線Ｇ１上の対応する点Ｐ２（ＶＮ，ＶＬ）を基準として、横軸右方向にシフトしているシフト量Ｄを用いてバッテリ２１の劣化度を判定する。
【００２９】
この判定を行うためには、まず基準となる新品のバッテリ２１に対する曲線Ｇ１に関する情報（すなわち、開放電圧値（基準開放電圧値）ＶＮと下限電圧値ＶＬとの関係を表す第１の関係情報）を記憶部１７に予め記憶させておく。その具体的手段としては、曲線Ｇを下限電圧値ＶＬを変数とした関数として近似的に表現した関係式を記憶部１７に記憶させておき、その関係式に測定値である下限電圧値ＶＬを代入して対応する基準開放電圧値ＶＮを導出する構成と、所定の数値間隔で設けられた複数の下限電圧値ＶＬとそれに対応する複数の基準開放電圧値ＶＮとを関連付けてデータテーブルとして記憶部１７に記憶させておき、測定した下限電圧値ＶＬに対応する基準開放電圧値ＶＮをそのデータテーブルを利用して導出する構成とが考えられる。この実施の形態では、例えば前者の構成が採用される。なお、基準バッテリとして必ずしも新品のバッテリ２１を用いる必要はなく、新品と同等の能力を有するバッテリ２１を基準バッテリとして用いてもよい。尚、上記説明ではデータテーブルを例に挙げたが、近似式等の情報を記憶部１７に記憶させておいても差し支えない。
【００３０】
具体的には、処理部１５が、ＩＧスイッチ２３がオンされた際（エンジンの始動が行われる直前）のバッテリ２１の開放電圧値ＶＯを電圧センサ１３を介して測定するとともに、エンジン始動時放電が行われているときのバッテリ２１の下限電圧値ＶＬを電圧センサ１３を介して測定し、その測定値ＶＯ，ＶＬを劣化判定のための次式（１）（評価式）に代入して評価値Ｑを算出し、その評価値Ｑを用いてバッテリ２１の劣化度を判定する。
【００３１】
【数１】
【００３２】
ここで、式（１）中のＶＮは測定値である下限抵抗値ＶＬの関数として与えられた新品のバッテリ２１の開放電圧値ＶＮである。この式（１），（２）に関する情報も記憶部１７に予め記憶されており、これを用いて処理部１５による劣化判定処理が行われる。
【００３３】
式（１）において、ＶＯとＶＮとの差分値（Ｄ）をＲ（ＶＬ）で割り算しているのは、劣化度が同一の場合であっても、下限電圧値ＶＬが高くなるにつれて差分値（Ｄ）が小さくなってゆくため、差分値（Ｄ）を関数値Ｒ（ＶＬ）で割り算して修正することにより、下限電圧値ＶＬの値によらずに実質的に劣化度のみによって変化する評価値Ｑを導出できるようにしたものである。なお、ここでは、劣化度が同一とした場合における下限電圧値ＶＬが変化した場合の差分値（Ｄ）の変化態様をＶＬの２次関数で近似することとし、関数値Ｒ（ＶＬ）の設定を行っている（上式（２）参照）。より具体的には、例えば、式（２）中の係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、Ｃ１＝０．０８８，Ｃ２＝−１．３６，Ｃ３＝４．９４に設定される。
【００３４】
なお、この実施の形態では、差分値Ｄを関数値Ｒ（ＶＬ）で割り算した値で値ｅを累乗したものを評価値Ｑとして使用するようにしたが、差分値Ｄを関数値Ｒ（ＶＬ）で割り算した値をそのまま劣化判定に用いたり、他の評価関数に代入するようにしてもよい。例えば、上式（１）を１次又は２次までべき級数展開したものを評価関数として用いるようにしてもよい。
【００３５】
評価値Ｑの具体例としては、例えば、図３の曲線Ｇ１が対応する新品のバッテリ２１の場合はＱ＝１．０となり、曲線Ｇ２が対応するバッテリ２１の場合はＱ＝０．６となり、曲線Ｇ３が対応するバッテリ２１の場合はＱ＝０．４となり、曲線Ｇ４，Ｇ５が対応するバッテリ２１の場合はＱ＝０．３となる。そして、例えば評価値Ｑが所定値以下になった場合に、バッテリ２１が劣化していると判定される。
【００３６】
図４は、処理部１５による劣化判定処理に関するフローチャートである。前述の図２のステップＳ２でスタータ２５が駆動されるの伴って、処理部１５は、ステップＳ３にて図４に示す手順で始動時劣化判定処理を行うようになっている。
【００３７】
すなわち、処理部１５は、エンジン始動時放電が行われているときのバッテリ２１の下限電圧値ＶＬを電圧センサ１３を介して測定し（ステップＳ１１）、その測定した下限電圧値ＶＬが所定の基準レベル（例えば、９Ｖ）以下であるか否かを判断し（ステップＳ１２）、基準レベル以下である場合にはステップＳ１３に進んで劣化判定処理を行う一方、基準レベルを上回っている場合には劣化判定処理を行うことなく次の処理（図２のステップＳ４）に移行する。
【００３８】
ステップＳ１３の劣化判定処理では、前述の図２のステップＳ１で測定した開放電圧値ＶＯと、ステップＳ１１で測定した下限電圧値ＶＬとが上式（１）に代入されて評価値Ｑが算出され、その評価値Ｑに基づいてバッテリ２１の劣化度の判定が行われる。
【００３９】
＜初期充電残量の検出原理＞
次の図２中のステップＳ４における初期充電残量（ＳＯＣ）の検出原理を説明する。尚、ここでは、初期充電残量（ＳＯＣ）の定義が、新品で且つ満充電から最大負荷状態でのバッテリ２１の役目を果たせなくなるまでの容量であるものとして取り扱う。
【００４０】
図５は、初期充電残量の検出原理を示す図であって、このうちの図５（Ａ）は、図２中のステップＳ３の工程（エンジン始動時劣化判定動作）で使用された図３のグラフと同様の図であり、その横軸は各放電試験におけるエンジン始動時放電開始前のバッテリ２１の開放電圧値に対応し、縦軸は各放電試験におけるエンジン始動時放電中のバッテリ２１の下限電圧値に対応している。また、図５（Ａ）中の曲線Ｇ１は新品のバッテリ２１についての測定結果に基づいて描いたものであり、曲線Ｇ２は使用により半分ほど劣化したバッテリ２１についての測定結果に基づいて、また曲線Ｇ３は使用により残り３０％まで劣化したバッテリ２１についての測定結果に基づいてそれぞれ描いたものである。さらに、図５（Ａ）中の領域ＡｒＸは、スタータ２５の駆動（即ち、エンジンの再始動）が不可能な再始動不可領域であり、線Ｖｔｈ１は、初期充電残量が充分なために判定が不要である閾値（判定要否閾値電圧）を示しており、線Ｖｔｈ２は、再始動不可領域ＡｒＸを考慮してスタータ２５の駆動（即ち、エンジンの再始動）が可能か否かを判定するための再始動判定ライン（閾値）を示している。この図５（Ａ）は、記憶部１７内にデータテーブルまたは近似式等の形式で格納されている。尚、図５（Ａ）では、３つの曲線Ｇ１〜Ｇ３のみが描かれているが、実際には、Ｇ１〜Ｇ３以外に多くの曲線が併せて描かれる。
【００４１】
また、図５（Ｂ）は、初期充電残量（ＳＯＣ）、即ち、新品で且つ満充電のバッテリ２１を基準として、劣化度の異なるバッテリ２１毎に、最大負荷状態でのバッテリ２１の役目を果たせなくなるまでの充電残量の変化を示す情報（第２の関係情報）の図であって、横軸は新品のバッテリ２１の初期充電残量（ＳＯＣ）、縦軸は実質的な初期充電残量（ＳＯＣ：以下「実ＳＯＣ」と称す）を意味しており、横軸及び縦軸のいずれも百分率（％）の値として示される。
【００４２】
この図５（Ｂ）に示した第２の関係情報も、図５（Ａ）に示した第１の関係情報と同様に、記憶部１７内にデータテーブルまたは近似式等の形式で予め格納されるものである。図５（Ｂ）の考え方を示す。
【００４３】
まず、図５（Ａ）に配置された全ての曲線Ｇ１〜Ｇ３と、再始動判定ラインＶｔｈ２との交点Ｐ０１〜Ｐ０３が求められる。例えば、新品且つ満充電状態のバッテリ２１に対応する曲線Ｇ１については、この曲線Ｇ１と再始動判定ラインＶｔｈ２との交点は点Ｐ０１である。したがって、その横軸上の位置をそのまま図５（Ｂ）の横軸上の位置に適用し、また図５（Ｂ）の縦軸がゼロ値である点Ｐ１１をプロットする。この点Ｐ１１の座標は、図５（Ｂ）における原点（０，０）となる。
【００４４】
また、例えば、他の曲線Ｇ２，Ｇ３についても、この各曲線Ｇ２，Ｇ３と再始動判定ラインＶｔｈ２との交点Ｐ０２，Ｐ０３を求め、それぞれの横軸上の位置をそのまま図５（Ｂ）の横軸上の位置に適用し、また図５（Ｂ）の縦軸がゼロ値である点Ｐ１２，Ｐ１３をプロットする。
【００４５】
次に、ほぼ新品のバッテリ２１がほぼ満充電状態の開放電圧値（約１２．９Ｖ）を、そのまま図５（Ｂ）の横軸上の位置に適用し、この点の座標を（１００，０）とする。
【００４６】
そして、図５（Ｂ）における座標（１００，１００）を点Ｐ２１とし、この点Ｐ２１と、点Ｐ１１を結ぶ直線Ｌ１を求める。同様に、例えば劣化度が半分（５０％）の曲線Ｇ２に関して、座標（１００，５０）の点をＰ２２とし、例えば劣化度が３０％の曲線Ｇ３に関して、座標（１００，３０）の点をＰ２３とし、点Ｐ２２と点Ｐ１２とを結ぶ直線Ｌ２及び点Ｐ２３と点Ｐ１３とを結ぶ直線Ｌ３をそれぞれ求める。かかる図５（Ｂ）の各直線Ｌ１〜Ｌ３は、記憶部１７内にデータテーブルまたは近似式等の形式で予め格納される。尚、上述のように、図５（Ａ）において３つの曲線Ｇ１〜Ｇ３以外に多くの曲線が併せて描かれているため、これらの他の曲線についても、それぞれ対応する直線が図５（Ｂ）に求められる。
【００４７】
＜初期充電残量の検出動作＞
このように、図５（Ａ）の第１の関係情報及び図５（Ｂ）の第２の関係情報が、劣化状況の異なるバッテリ２１毎の情報として記憶部１７内に格納されていることを前提として、図２中のステップＳ４における初期充電残量（ＳＯＣ）の検出動作を実行する。
【００４８】
まず、上記のステップＳ１１で測定された下限電圧値が、所定の判定要否閾値電圧Ｖｔｈ１を超えている場合は、バッテリ２１が充分に充電されている状態であり、この下限電圧値と開放電圧値だけでは、バッテリ２１の劣化状態が識別しにくい状態であるため、処理部１５は、以後の初期充電残量の検出動作を行わずに、充分な充電状態である旨を判定する。
【００４９】
一方、上記のステップＳ１１で測定された下限電圧値が、所定の判定要否閾値電圧Ｖｔｈ１以下である場合は、下限電圧値と開放電圧値とからバッテリ２１の劣化状態を識別できるため、処理部１５は、以下の初期充電残量の検出動作を実行する（ステップＳ１３）。
【００５０】
ここでは、ステップＳ３で判定されたバッテリ２１の劣化状況の曲線がそのまま適用される。例えば、ステップＳ３の処理において曲線Ｇ２が適用された場合であって、図５（Ａ）において開放電圧値と下限電圧値とから点Ｐｘが得られた場合、この点Ｐｘの横軸上の位置をそのまま図５（Ｂ）の横軸上の位置に対応させて、曲線Ｇ２に対応する直線Ｌ２上の点Ｐｙを求める。そして、この点Ｐｙの縦軸（実ＳＯＣ）上の位置の値αを、バッテリ２１の初期充電残量（ＳＯＣ）とする。この値αは、バッテリ２１が新品で且つ満充電であると仮定した場合に、最大負荷状態でのバッテリ２１の役目を果たせなくなるまでの容量を意味する。したがって、バッテリ２１が劣化している場合でも、新品のバッテリ２１を基準とした充電残量を得ることができる。
【００５１】
そして、その充電残量の判定結果は、例えば図６に示す出力態様で、出力部１９を介して出力される（ステップＳ１４）。例えば、出力部１９に設けられた表示部３１において、バッテリ２１の実ＳＯＣ（実質的な充電残量）を表示するための表示領域３２が形成され、ゲージ状等の所定の方式で実ＳＯＣが表示される。また、ステップＳ３で判定したバッテリ２１の劣化状態についても、表示領域３３，３５に表示される。例えば、バッテリ２１の劣化状況が良好な場合には表示領域３３が点灯され、バッテリ２１が一定レベル以下に劣化している場合には表示領域３５が点灯される。
【００５２】
以上のように、この実施の形態では、バッテリ２１の様々な劣化状況及び充電状態について図５（Ａ）から図５（Ｂ）を予め求めておき、スタータ２５の動作時に、開放電圧値と下限電圧値とから図５（Ｂ）を用いて実ＳＯＣ、即ち、新品のバッテリ２１を基準とした充電残量を得ることができるので、バッテリ２１が劣化しても実質的な充電残量を正確に得ることができる。したがって、バッテリ状態を正確に管理できるバッテリ状態管理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一の実施の形態に係るバッテリ状態管理装置を示すブロック図である。
【図２】バッテリ状態管理装置の全体的な処理動作を示すフローチャートである。
【図３】劣化状況及び充電残量の異なるバッテリについて開放電圧値とエンジン始動時の下限電圧値とを試験により測定した測定結果を示すグラフである。
【図４】劣化判定処理に関するフローチャートである。
【図５】本発明の一の実施の形態に係るバッテリ状態管理装置における初期充電残量の検出動作を説明するための原理図である。
【図６】バッテリの判定結果の出力例を示す図である。
【図７】一般的な自動車の電源系統を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１１ 電流センサ
１３ 電圧センサ
１５ 処理部
１７ 記憶部
１９ 出力部
２１ バッテリ
２３ スイッチ
２５ スタータ
３１ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置であって、
前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
劣化度の異なるバッテリ毎に、当該バッテリの実質的に放電が行われていない状態における出力電圧である開放電圧値と、所定放電を行わせた際の前記バッテリの出力電圧である放電時電圧値との関係を示す第１の関係情報を記憶するとともに、劣化度の異なるバッテリ毎に、前記第１の関係情報の前記開放電圧値に関連づけられ、且つ新品のバッテリを基準として、最大負荷状態での当該バッテリの役目を果たせなくなるまでの充電残量を導出するための第２の関係情報を記憶する記憶手段と、
実質的に放電が行われていない状態で前記バッテリの前記開放電圧値を前記電圧検出手段を介して検出するとともに、前記所定放電が行われた際の前記バッテリの前記放電時電圧値を前記電圧検出手段を介して検出し、その放電時電圧値と前記開放電圧値とから特定される前記バッテリの劣化度に対応した前記第２の関係情報を特定し、当該第２の関係情報において、前記第１の関係情報における前記基準開放電圧値に対応する前記充電残量を導出して、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定する判定手段と
を備えるバッテリ状態管理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリ状態管理装置であって、
前記放電時電圧値は、前記所定放電が行われた際における前記バッテリの下限電圧値であることを特徴とするバッテリ状態管理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバッテリ状態管理装置であって、
前記所定放電は、スタータによりエンジンが始動される際に行われる放電であることを特徴とするバッテリ状態管理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のバッテリ状態管理装置であって、
検出した前記放電時電圧値が所定の判定要否閾値電圧以下になっている場合にのみ、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定することを特徴とするバッテリ状態管理装置。
【請求項１】
自動車のバッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置であって、
前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
劣化度の異なるバッテリ毎に、当該バッテリの実質的に放電が行われていない状態における出力電圧である開放電圧値と、所定放電を行わせた際の前記バッテリの出力電圧である放電時電圧値との関係を示す第１の関係情報を記憶するとともに、劣化度の異なるバッテリ毎に、前記第１の関係情報の前記開放電圧値に関連づけられ、且つ新品のバッテリを基準として、最大負荷状態での当該バッテリの役目を果たせなくなるまでの充電残量を導出するための第２の関係情報を記憶する記憶手段と、
実質的に放電が行われていない状態で前記バッテリの前記開放電圧値を前記電圧検出手段を介して検出するとともに、前記所定放電が行われた際の前記バッテリの前記放電時電圧値を前記電圧検出手段を介して検出し、その放電時電圧値と前記開放電圧値とから特定される前記バッテリの劣化度に対応した前記第２の関係情報を特定し、当該第２の関係情報において、前記第１の関係情報における前記基準開放電圧値に対応する前記充電残量を導出して、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定する判定手段と
を備えるバッテリ状態管理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリ状態管理装置であって、
前記放電時電圧値は、前記所定放電が行われた際における前記バッテリの下限電圧値であることを特徴とするバッテリ状態管理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバッテリ状態管理装置であって、
前記所定放電は、スタータによりエンジンが始動される際に行われる放電であることを特徴とするバッテリ状態管理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のバッテリ状態管理装置であって、
検出した前記放電時電圧値が所定の判定要否閾値電圧以下になっている場合にのみ、新品のバッテリを基準とした充電残量を判定することを特徴とするバッテリ状態管理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１７２７８３（Ｐ２００６−１７２７８３Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６０８１７（Ｐ２００４−３６０８１７）
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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