バッテリ状態表示装置
【課題】バッテリの状態を表す指標である劣化度（SOH）と充電量（SOC）を独立に評価し得るバッテリ状態表示装置を提供する。
【解決手段】バッテリ３１、電流センサ７２Ａと,電圧センサ７２Ｂと,記憶部７２Ｃを有する処理部７２Ｄを備えたバッテリ状態検出部７２，表示部７３，及び表示部７３の表示を制御する制御部７４を備えて構成され、所定の評価原理に基づいて判定された劣化度（SOH）と充電量（SOC）を各々縦軸と横軸とする２次元表示を行う。
【解決手段】バッテリ３１、電流センサ７２Ａと,電圧センサ７２Ｂと,記憶部７２Ｃを有する処理部７２Ｄを備えたバッテリ状態検出部７２，表示部７３，及び表示部７３の表示を制御する制御部７４を備えて構成され、所定の評価原理に基づいて判定された劣化度（SOH）と充電量（SOC）を各々縦軸と横軸とする２次元表示を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセグメントによってバッテリの状態を表示するバッテリ状態表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、車両等に搭載された鉛バッテリの状態を示す指標として劣化度（SOH：State Of Health）と充電量（SOC：State Of Charge）がある。これら２つの指標を各種のセンサにより検出し、その検出結果に基づいて、図９に示す如く、当該バッテリの劣化度９１、充電量９２として、各々複数のセグメントによってゲージ表示するバッテリ状態表示装置及びバッテリ状態表示方法が提案されている（第１従来技術）。
【０００３】
上述のSOHとSOCには、「バッテリの充電量の減少は、劣化度が大きいほど早い」等の常識的な相関があるため、図１０に示す如く、これらを変数とするバッテリレベル１０１を新たに定義し、単一のゲージ表示を行う技術も提案されている（第２従来技術）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、第１従来技術に於いては、上述の如くSOHとSOCに常識的相関があるにも拘わらず個別に表示されているために、両者を視覚的に認識することが困難であるという問題があった。
【０００５】
また、第２従来技術に於いては、バッテリの状態を視覚的に認識することは容易であるものの、SOHとSOCを独立に評価することが不可能であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、SOHとSOCを独立に評価することが可能で且つ全体として直観的にバッテリ状態を認識することが可能なバッテリ状態表示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記載の発明は、バッテリの状態を表示するバッテリ状態表示装置であって、表示部と、バッテリの劣化度及び充電量を各々検出するバッテリ状態検出部と、前記バッテリ状態検出部により検出された前記劣化度及び前記充電量について、一方を縦軸に、他方を横軸にとって前記表示部に２次元表示する制御部とを備えるものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のバッテリ状態表示装置であって、前記２次元表示は、縦方向と横方向にマトリクス状に配置された複数の指標を、前記バッテリ状態検出部により検出された前記劣化度及び前記充電量に基づいて選択的にオン・オフ表示することにより、各指標で表示される縦方向と横方向の表示寸法を各々変化させるものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１及び請求項２記載の発明に依れば、バッテリの状態を劣化度と充電量に基づいて２次元表示するので、劣化度と充電量を各々独立に評価することが可能となり、且つ全体として直観的にバッテリ状態を認識することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜バッテリ状態の評価原理＞
本発明の実施の形態に係るバッテリ状態表示装置についての具体的な説明を行う前に、本実施形態に係るバッテリ状態の評価原理について説明する。
【００１１】
図１は、劣化度及び充電量の異なるバッテリについて開放電圧（バッテリが実質的に放電を行っていないときの出力電圧）とエンジン始動時の下限電圧（エンジン始動時の放電によりバッテリの出力電圧が低下したときの最低電圧）とを試験により計測した計測結果を示すグラフである。その横軸は、各放電試験に於けるエンジン始動時放電開始前のバッテリの開放電圧値に対応し、縦軸は、各放電試験に於けるエンジン始動時放電中のバッテリの下限電圧値に対応している。
【００１２】
また、図１中の曲線Ｇ１は、新品（実質的に新品であればよい（以下同様））のバッテリについての計測結果に基づいて描かれたものであり、曲線Ｇ２〜Ｇ４は、使用されて或る程度劣化したバッテリについての計測結果に基づいて描かれたものであり、曲線Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の順に劣化が進んでいる。
【００１３】
図１に示す如く、バッテリの劣化度が進むにつれて対応する曲線Ｇ１〜Ｇ４がグラフの概ね右方向（または右下方向）へシフトしていることを読み取ることができる。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〜Ｇ４の右方向へのシフト量が対応するバッテリの劣化度に応じて増加する傾向にあることが分かる。このことから、曲線Ｇ１に対応した新品のバッテリのエンジン始動時放電特性（各充電量に応じた各放電電圧値に対するエンジン始動時放電中の下限電圧値）を導出しておけば、これを基準としてバッテリの状態評価を行うことができる。
【００１４】
図２は、バッテリのエンジン始動時の放電特性について説明するためのグラフであり、図２中の曲線Ｇ１は、図１中の曲線Ｇ１に対応している。
【００１５】
図３に示す如く、エンジン始動時にバッテリ３１に接続されるエンジン始動時負荷ＬS（バッテリの内部抵抗以外の負荷であって、スタータ、その他の抵抗要素等を含む）の抵抗値をＲSとし、バッテリ３１の内部抵抗値をＲBとし、バッテリ３１の開放電圧値をＶOとし、バッテリ３１にエンジン始動時負荷ＬSを接続して放電を行わせた際の出力電圧の最低値である下限電圧値をＶLとすると、これらのパラメータＲS、ＲB、ＶO、ＶLの間には、次の関係が成り立つ。
【００１６】
【数１】
【００１７】
この式（１）をＶLについて解くと次のようになる。
【００１８】
【数２】
【００１９】
この式（２）に於いて、内部抵抗値ＲBが開放電圧値ＶO（即ち、バッテリ３１の充電量）により変化しないと仮定すると、エンジン始動時負荷ＬSの抵抗値ＲSは開放電圧値ＶOの値に依らず一定であるため、図２のグラフの座標系の（０，０）（図２のグラフの座標軸の基点は（０，０）ではない）を通る直線Ｇ５に対応した式（値ＶO、ＶLの比例関係を表す式）が得られる。
【００２０】
実際には、式（２）に於ける内部抵抗値ＲBは、開放電圧値ＶO（バッテリ３１の充電量）の減少に伴って増加するため、下限電圧値ＶLの低下割合は、曲線Ｇ１のように開放電圧値ＶOの減少に伴って増大するようになっている。
【００２１】
即ち、図２のグラフの曲線Ｇ１の直線Ｇ５からの縦軸マイナス方向への乖離量が開放電圧値ＶOの減少に伴って徐々に大きくなるのは、開放電圧値ＶOの減少に伴う内部抵抗値ＲBの増加によるものであるということができる。
【００２２】
そこで、本評価原理では、開放電圧値ＶO（バッテリ３１の充電量）の減少に伴うバッテリ３１の内部抵抗値ＲBの増加割合が、新品のバッテリ３１であればどのバッテリ３１についても略共通した特性であることを利用して、その特性を有効に利用することにより、新品のバッテリ３１のエンジン始動時負荷ＬSに対する車両固有の放電特性を容易に検出するものとする。
【００２３】
即ち、新品のバッテリ３１に於ける開放電圧値ＶOの減少に伴う内部抵抗値ＲBの増加割合に関する情報を予め取得してシステムに記憶させておき、工場等での車両組立完成時、出荷時、車両がエンドユーザに引き渡されたとき、またはエンドユーザ引き渡し後一定期間内等のバッテリ３１が新品の状態にあるときに、バッテリ３１に対するエンジン始動時負荷ＬSを用いた放電特性（基準となる充電量に於ける新品のバッテリ３１の開放電圧値ＶOとエンジン始動時負荷ＬSを接続した際の下限電圧値ＶL）の計測により、図２のグラフ上に於ける車両固有の１つの計測点を取得し、その計測点と予め格納された内部抵抗値ＲBの増加割合に関する情報とに基づいて、新品のバッテリ３１のエンジン始動時負荷ＬSに対する車両固有の放電特性を取得できることが分かった。
【００２４】
尚、前記車両固有の計測点については、複数回の計測を行って得られた計測結果について平均化（加重平均を含む）等の数値処理を施したものを利用しても良く、その場合、計測時のバッテリ３１の開放電圧（充電量）の値に応じて開放電圧が最大の計測点について優先的に利用したり、加重平均の寄与を大きくする等の方法が考えられる。
【００２５】
より具体的には、先ず、新品のバッテリ３１の充電量が満充電状態（実質的に満充電状態であれば良い（以下同様））であるときの初期基準開放電圧値ＶOIF及び内部抵抗値ＲBIFと、充電量が低下したときの各開放電圧値ＶOIに於ける内部抵抗値ＲBIのＲBIFに対する変化率（ＲBI／ＲBIF）とを試験により計測する。
【００２６】
そして、新品のバッテリ３１の開放電圧値ＶOIの変化に対する内部抵抗値ＲBIの変化率（ＲBI／ＲBIF）を、開放電圧値ＶOIを変数とした関数（例えば、式（３）のような関数）を近似的に求め、その関数に関する情報を予めシステムに記憶させておく。
【００２７】
尚、各開放電圧値ＶOIに於ける内部抵抗値ＲBIの変化率（ＲBI／ＲBIF）の具体的な計測方法については後述する。
【００２８】
【数３】
【００２９】
次に、工場等での車両組立完成時等のバッテリ３１が新品の状態にあり、且つ、バッテリ３１が満充電状態であるときに、開放電圧値（初期基準開放電圧値）ＶOIFと、そのバッテリ３１のエンジン始動時負荷ＬSを接続した際のバッテリ１の下限電圧値（初期基準下限電圧値）ＶLIFとを計測する。バッテリ３１が満充電状態であるか否かの判定は、例えばバッテリ３１の開放電圧値を計測し、その値が満充電状態に対応した所定の基準レベル以上になっているか否かを判定することにより行われる。尚、上述の如く、初期基準開放電圧値ＶOIF及び初期基準下限電圧値ＶLIFの計測を複数回行ってそれらを平均等したものを利用してもよい。
【００３０】
この初期基準開放電圧値ＶOIF及び初期基準下限電圧値ＶLIFについての計測結果と、上式（３）の関数（又はそれと同等なデータテーブル）を用いることにより、車両に搭載された新品のバッテリ３１のエンジン始動時負荷ＬSに対する開放電圧値ＶOIの変化に伴う下限電圧値ＶLIの変化を示す関係式は、次式で与えられる。
【００３１】
【数４】
【００３２】
ここで、上式（４）中のパラメータＶLKは、図２のグラフの直線Ｇ５上に於ける開放電圧値がＶOIであるときの下限電圧値であり、下記の式（５）により与えられる。
【００３３】
【数５】
【００３４】
式（４）の関係式の導出は、例えば、次のようにして行われる。即ち、上式（１）の関係を図２のグラフに於ける座標点ＰFについて当て嵌めることを考えた場合、開放電圧値がＶOIFのとき（満充電時）の内部抵抗値ＲBをＲBIFとすると、次の関係式（６）が得られる。
【００３５】
【数６】
【００３６】
また、上式（１）の図２のグラフに於ける座標点ＰIについて当て嵌めることを考えた場合、開放電圧値がＶOIのときの内部抵抗値ＲBが上式（３）よりＲB＝ｆ（ＶOI）・ＲBIFとして得られるため、次の関係式（７）が得られる。
【００３７】
【数７】
【００３８】
よって、関係式（６）の右辺を関係式（７）の左辺のパラメータ（ＲS／ＲBIF）に代入したものをパラメータＶLIについて解くと、上記関係式（４）が得られる。
【００３９】
このようにして導出した開放電圧値ＶOIと下限電圧値ＶLIとの関係に関する情報は、車両固有のエンジン始動時負荷ＬSの抵抗値ＲSが反映されているため、この情報を用いることができるようになり、車両固有の負荷環境等を反映したバッテリ３１の状態評価を行うことができる。
【００４０】
ここで、図２のグラフ中の値ＶOIE、ＶLIEは、新品のバッテリ３１が充電量ゼロ（実質的に充電量がゼロであれば良い（以下同様））のときの開放電圧値及び下限電圧値に各々対応している。また、値ＶOIE、ＶLIEの具体例は、例えば、１２．８Ｖ、１０．５Ｖである。
【００４１】
次に、新品のバッテリ３１に於ける開放電圧値ＶOの減少に伴う内部抵抗値ＲBの増加割合に関する情報の取得方法について説明する。
【００４２】
先ず、本評価原理では、例えば、バッテリ容量試験に関するＪＩＳ規格に従い、新品のバッテリ３１に対する容量試験を行う。ここで、ＪＩＳ規格の容量試験とは、満充電状態のバッテリ３１に一定電流値（例えば、０．２Ａ）の放電を行わせ、その放電開始時からバッテリ３１の出力電圧が充電量ゼロに対応した電圧値（例えば、１０．５Ｖ）に到達するまでの所要時間を計測し、その所要時間と放電電流値（例えば、０．２Ａ）との乗算値をバッテリ容量とする試験である。
【００４３】
即ち、本評価原理では、満充電状態で新品のバッテリ３１に、ＪＩＳ規格に準拠した一定電流値（例えば、０．２Ａ）を放電させつつ、そのときのバッテリ３１の出力電圧の推移を計測する。
【００４４】
図４のグラフ中の曲線Ｇ７は、そのときのバッテリ３１の出力電圧の推移を計測した結果を示すものであり、グラフ中の値ＶAFは、放電開始前の満充電状態のバッテリ３１の出力電圧値（開放電圧値）であり、前述の値ＶOIFに対応している。値ＶAEは、バッテリ３１の充電量ゼロに対応する放電終了時の開放電圧値であり、前述の値ＶOIEに対応している。
【００４５】
また、値ＶBFは、放電開始直後のバッテリ３１の出力電圧値であり、値ＶBEは、バッテリ３１の充電量ゼロに対応する放電終了時の出力電圧値であり、値ＴEは、充電量ゼロに対応する放電終了時の時間を示している。
【００４６】
また、直線Ｇ８は、放電による充電量の減少に伴って変化するバッテリ３１の開放電圧の計測値の推移を直線で近似したものである。
【００４７】
また、このグラフ中のハッチングを付した領域が、充電量の減少に伴うバッテリ３１の内部抵抗値ＲBの増加の影響を反映している部分であり、図２及び後述する図５のグラフのハッチングを付した領域に対応している。
【００４８】
続いて、図４のグラフに於ける曲線Ｇ７上に於ける点と直線Ｇ８上に於ける点とのグラフの縦軸方向に沿った差の大きさは、その時点に於けるバッテリ３１の内部抵抗値ＲBに比例するため、放電開始時（満充電時）に於ける値ＶAFと値ＶBFとの差Ｄ２と、放電の過程の直線Ｇ８上の各点と曲線Ｇ７上の各点との差Ｄ３との比率（Ｄ３／Ｄ２）により、各開放電圧値ＶOに於ける内部抵抗値ＲBの変化率（ＲB／ＲBF）を導出することができる。
【００４９】
図５のグラフ中の曲線Ｇ９は、そのように導出した開放電圧値ＶOの変化に対する内部抵抗値ＲBの変化率（ＲB／ＲBF）を示しており、この曲線Ｇ９に基づいて前述の式（３）が決定される。
【００５０】
このようにして取得した開放電圧値ＶOの変化に対する内部抵抗値ＲBの変化率（ＲB／ＲBF）は、バッテリ３１のグレード等の相違に依存する度合が低いが、種々のバッテリ３１に対する適用性を向上させるため、種々のバッテリ３１に対する試験により取得した内部抵抗値ＲBの変化率（ＲB／ＲBF）を平均化したものを使用するのが望ましい。
【００５１】
次に、図６を参照して、上式（４）、（５）の関係式（またはその関係式と等価な開放電圧値ＶOIと下限電圧値ＶLIとを対応付けたデータテーブル）を用いたバッテリ３１の状態（SOH及びSOC）の評価原理について説明する。
【００５２】
先ず、劣化度の評価原理について説明する。図６のグラフ中の曲線はＧ１は、上述のように、予めシステムに記憶させた上式（４）、（５）の関係式（またはその関係式と等価な開放電圧値ＶOIと下限電圧値ＶLIとを対応付けたデータテーブル）と、上述の初期基準開放電圧値ＶOIF及び初期基準下限電圧値ＶLIFとを用いて導出したものである。この図６の曲線Ｇ１及び値ＶOIF、ＶLIFに関する情報は、システムに記憶されてバッテリ３１の状態評価に用いられる。
【００５３】
そして、バッテリ１の使用が開始されている状態に於いて、バッテリ３１のSOHを評価する際には、エンジン始動時に於けるエンジン始動時負荷ＬSがバッテリ３１に接続される前の開放電圧である使用後開放電圧値ＶORと、エンジン始動時負荷ＬSがバッテリ３１に接続されたとき下限電圧である使用後下限電圧値ＶLRとが計測される。
【００５４】
このとき、バッテリ３１の充電量は、必ずしも満充電状態である必要はない。
【００５５】
続いて、図６のグラフの曲線Ｇ１上に於ける下限電圧値が使用後下限電圧値ＶLRと等しい値であるときの開放電圧値を対応基準開放電圧値ＶOSとして導出し、予め記憶された初期基準開放電圧値ＶOIFとその対応基準開放電圧値ＶOSとの差である第１の差分値Ｄ１１と、初期基準開放電圧値ＶOIFと使用後開放電圧値ＶORとの差である第２の差分値Ｄ１２とを比較することにより、その時点に於けるバッテリ３１の劣化度が検出される。
【００５６】
この検出原理は、前述の図１を用いて説明したバッテリ３１の劣化度が小さいほどグラフ上の計測点（ＶO，ＶL）は曲線Ｇ１に近付くように略左方向にシフトするという特性を利用したものである。
【００５７】
即ち、バッテリ３１の劣化度が小さければ小さいほど図６のグラフ上の計測点Ｐ１１（ＶOR，ＶLR）は、対応する曲線Ｇ１上の座標点Ｐ１２に近付いていくようになっており、その計測点Ｐ１１の座標点Ｐ１２に対する近付き度合に基づいてバッテリ３１の劣化度を評価するようになっている。
【００５８】
次に、充電量の評価原理について説明する。
【００５９】
充電量の評価も、劣化度の評価と同様に、図６のグラフの曲線Ｇ１上で表されるバッテリ３１が新品のときの放電電圧と下限電圧値との関係を用いて行われ、充電量の評価の際に、使用後開放電圧値ＶORと使用後下限電圧値ＶLRとが計測される。
【００６０】
尚、記憶部には、上式（３）の内部抵抗変化率の取得に伴って取得された新品のバッテリ３１の充電量ゼロのときの開放電圧である最低基準開放電圧値ＶOIEが初期設定として予め記憶されている。
【００６１】
そして、劣化度の評価のときと同様にして図６のグラフの曲線Ｇ１上に於ける下限電圧値が使用後下限電圧値ＶLRと等しい値であるときの開放電圧値を対応基準開放電圧値ＶOSとして導出する。
【００６２】
そして、使用が開始されているその時点に於けるバッテリ３１の充電量がゼロのときを想定したときの開放電圧である最低使用後開放電圧値ＶOREを、次のようにして導出する。
【００６３】
即ち、予め取得された初期基準開放電圧値ＶOIFから最低基準開放電圧値ＶOIEを引いた値Ｄ１３に対する初期基準開放電圧値ＶOIFから最低使用後開放電圧値ＶOREを引いた値Ｄ１４の比が、初期基準開放電圧値ＶOIFから対応基準開放電圧値ＶOSを引いた値Ｄ１１に対する初期基準開放電圧値ＶOIFから使用後開放電圧値ＶORを引いた値Ｄ１２の比と等しくなるようにして導出して、最低使用後開放電圧値ＶOREを導出する。
【００６４】
そして、初期基準開放電圧値ＶOIFと最低使用後開放電圧値ＶOREとの差である第３の差分値Ｄ２１と、使用後開放電圧値ＶORと最低使用後開放電圧値ＶOSとの差である第４の差分値Ｄ２２とを比較することにより、その時点に於けるバッテリ３１の充電量を検出するようになっている。
【００６５】
この検出原理は、バッテリ３１の充電量が満充電状態から減少するのに従って、図６のグラフの横軸に平行な仮想線Ｌ１上に於ける計測点Ｐ１１に対応した座標点Ｐ２１が、満充電量に対応する座標点Ｐ２２側から充電量ゼロ状態に対応する座標点Ｐ２３側に近付く特性を利用したものである。
【００６６】
＜構成＞
図７は、本発明の実施の形態に係るバッテリ状態表示装置を示すブロック図である。図７に示す如く、このバッテリ状態表示装置７０は、例えば、バッテリ３１と、バッテリ状態検出部７２と、表示部７３と、制御部７４とを備えて構成されており、車両等に搭載されたバッテリ３１の状態を表示する。
【００６７】
バッテリ状態検出部７２は、電流センサ７２Ａと、電圧センサ７２Ｂと、記憶部７２Ｃを有する処理部７２Ｄとを備えて構成されている。
【００６８】
電流センサ７２Ａは、バッテリ３１に対する電流の入出力量を検出するものである。電圧センサ７２Ｂは、バッテリ３１の出力電圧を検出するものである。記憶部７２Ｃは、例えば、ＲＯＭ及びＲＡＭ等が適用され、処理部７２Ｄが行う各種の情報処理動作に必要なプログラム等が格納されている外、例えば、電圧センサ７２Ｂによって予め測定された新品のバッテリ３１が満充電状態の初期基準開放電圧値ＶOIF、初期基準下限電圧値ＶLIF、バッテリ３１の充電量がゼロのときの最低基準開放電圧値ＶOIE、最低基準下限電圧値ＶLIE、開放電圧値ＶOIの変化に対する内部抵抗値ＲBIの変化率（ＲBI／ＲBIF）を近似的に表す開放電圧値ＶOIを変数とした上式（３）のような関数に関する情報や、関係式（４）、（５）の形で表された開放電圧値ＶOIの変化と下限電圧値ＶLIの変化との関係に関する情報等が格納されている。
【００６９】
処理部７２Ｄは、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部７２Ｃと協働して一般的なＣＰＵ内に於いて予め定められたソフトウェアプログラムによって動作する機能要素であり、バッテリ３１の状態を表示するための各種の情報処理動作（制御動作も含む）を行うものである。
【００７０】
具体的には、電圧センサ７２Ｂにより計測される使用後開放電圧値ＶOR、使用後下限電圧値ＶLRと、記憶部７２Ｃに格納されている関係式（３）〜（５）及び初期基準開放電圧値ＶOIF、初期基準下限電圧値ＶLIF、最低基準開放電圧値ＶOIE、最低基準下限電圧値ＶLIEに基づいて、図６に示される値Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ２１、Ｄ２２を算出し、Ｄ１２／Ｄ１１により劣化度を評価すると共に、Ｄ２２／Ｄ２１により充電量を評価するようになっている。
【００７１】
表示部７３は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶表示装置）等が適用されて後述する制御部７４からの制御によってバッテリ３１の状態表示を行うものである。
【００７２】
制御部７４は、バッテリ状態検出部７２によって検出されたバッテリ状態（上記劣化度及び充電量）に基づいて表示部７３の表示を制御するものである。例えば、バッテリ状態検出部７２によって、図６に示す如く、劣化度が新品のバッテリ３１に対してＤ１２／Ｄ１１と評価され、充電量が満充電状態に対してＤ２２／Ｄ２１と評価された場合には、それらを量子化して、例えば、図８（ａ）〜（ｄ）に示す如く、劣化度及び充電量を２次元表示するものである。
【００７３】
具体的には、表示部７３の表示画面内に於いて、例えば縦軸に劣化度をとり横軸に充電量をとって、バッテリ状態検出部７２により検出された劣化度（Ｄ１２／Ｄ１１）及び充電量（Ｄ２２／Ｄ２１）を２次元表示する。この場合、２次元表示は、縦方向と横方向にマトリクス状に配置された複数の指標（セグメント）７３ａを、バッテリ状態検出部７２により検出された劣化度及び充電量に基づいて選択的にオン・オフ表示することにより、各指標７３ａで表示される縦方向と横方向の表示寸法を各々変化させる。尚、各指標７３ａは、この実施形態では、縦方向と横方向に各々均等に分割されて、同一寸法に設定されている。
【００７４】
こうして、例えば、バッテリ３１が新品で満充電時には、図８（ａ）に示す如く、全ての指標７３ａがオン表示される。また、劣化が進むと、図８（ｂ）に示す如く、劣化度（Ｄ１２／Ｄ１１）に応じて縦方向に表示寸法が減少するように、各指標７３ａが上から下に向かって順次オフ表示される。
【００７５】
一方、充電量が減少（増加）すると、図８（ｃ）に示す如く、充電量（Ｄ２２／Ｄ２１）に応じて横方向に表示寸法が減少（増加）するように、各指標７３ａが右（左）から左（右）に向かって順次オフ（オン）表示される。尚、図８（ｄ）は、劣化が或る程度進み、充電量も或る程度減少している一般的な状態での表示の一例を示している。
【００７６】
＜動作＞
上記の評価原理を適用した上記構成のバッテリ状態表示装置７０の動作を説明する。
【００７７】
先ず、図７に示す如く、イグニションスイッチ（以下、「ＩＧスイッチ」）７５がオン操作されるのに伴って、バッテリ３１に接続された電圧センサ７２Ｂがバッテリ３１の開放電圧ＶORを計測し、処理部７２Ｄに計測値を送出する。
【００７８】
処理部７２Ｄは、電圧センサ７２Ｂから送出された計測値に基づいてエンジン始動前のバッテリ３１の充電量（初期充電量）を検出する。このとき、バッテリ３１が満充電状態であるか否かの判定も合わせて行われる。
【００７９】
続いて、スタータ７６が駆動されてエンジン（図示省略）が始動されるのに伴って、処理部７２Ｄは、後述するエンジン始動時状態判定処理を行ってから、エンジン始動後劣化判定動作を行う。
【００８０】
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（または満充電に近い状態）になったバッテリ３１への電流流入状況を電流センサ７２Ａを介して処理部７２Ｄが検出し、その電流流入状況に基づいてバッテリ３１の劣化度が判定される。
【００８１】
また、処理部７２Ｄは、電流センサ７２Ａが計測した計測電流値を積算することによって、エンジン始動時等の所定の基準時以降にバッテリ３１から放電された全電流量を逐次検出し、その検出結果に基づいてバッテリ３１に対して行うべき充電量を決定するようになっている。
【００８２】
充電量の制御は、例えば、オルタネータ（図示省略）の発電量（出力電圧等）を制御することによって行われる。
【００８３】
ここで、処理部７２Ｄが実行するエンジン始動時状態判定処理について説明する。エンジン始動時状態判定処理に於いては、エンジン始動時負荷ＬSがバッテリ３１に接続された際の下限電圧値が使用後下限電圧値ＶLRとして電圧センサ７２Ｂを介して計測され、この使用後下限電圧値ＶLRと、ＩＧスイッチ７５がオン操作されたときに計測した開放電圧である使用後開放電圧値ＶORと、記憶部７２Ｃに格納されている情報に基づいて、その時点に於けるバッテリ３１の劣化度（Ｄ１２／Ｄ１１）及び充電量（Ｄ２２／Ｄ２１）が判定され、制御部７４に送出される。
【００８４】
制御部７４は、このようにして判定された劣化度及び充電量を、予め定められたソフトウェアプログラムに従って量子化して、例えば、図８（ａ）〜（ｄ）に示す如く、劣化度を縦軸、充電量を横軸として２次元表示する。
【００８５】
以上のように、バッテリ３１の状態を劣化度と充電量に基づいて２次元表示するので、縦軸の表示寸法と横軸の表示寸法とから劣化度と充電量を各々独立に評価することが可能となり、且つ全体として直観的にバッテリ状態を認識することが可能となる。
【００８６】
＜変形例＞
本実施の形態に於いては、劣化度と充電量の２次元表示を、図８（ａ）〜（ｄ）に示す如く、縦軸に劣化度、横軸に充電量としたが、これらを互いに入れ換え、縦軸に充電量、横軸に劣化度としても構わないのは勿論である。
【００８７】
また、バッテリ３１の劣化度及び充電量を、バッテリ状態検出部７２に於いて使用後開放電圧値ＶOR、使用後下限電圧値ＶLRよりＤ１２／Ｄ１１及びＤ２２／Ｄ２１を算出することにより求めたが、他の方法により算出しても良く、劣化度及び充電量の検出方法は特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】劣化度及び充電量の異なるバッテリについて開放電圧とエンジン始動時の下限電圧とを試験により計測した計測結果を示すグラフである。
【図２】バッテリのエンジン始動時の放電特性について説明するためのグラフである。
【図３】エンジン始動時にバッテリに接続される負荷とバッテリの内部抵抗との関係を模式的に示す回路図である。
【図４】ＪＩＳ容量試験を利用して新品のバッテリの放電時の出力電圧の推移を計測したときのグラフである。
【図５】放電に伴う開放電圧の変化に対する内部抵抗変化率の推移を示すグラフである。
【図６】導出したバッテリのエンジン始動時の放電特性に基づいてバッテリの状態評価を行う原理を説明するためのグラフである。
【図７】本発明の実施の形態に係るバッテリ状態表示装置を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るバッテリ状態表示装置の表示例を示す図である。（ａ）は、新品のバッテリの満充電状態を示す図である。（ｂ）は、劣化が進んだバッテリの満充電状態を示す図である。（ｃ）は、新品のバッテリの充電量減少時を示す図である。（ｄ）は、劣化が進んだバッテリの充電量減少時を示す図である。
【図９】従来のバッテリ状態表示装置の表示画面の一例を示す図である。
【図１０】従来のバッテリ状態表示装置の表示画面の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
３１ バッテリ
７０ バッテリ状態表示装置
７２ バッテリ状態検出部
７２Ａ 電流センサ
７２Ｂ 電圧センサ
７２Ｃ 記憶部
７２Ｄ 処理部
７３ 表示部
７４ 制御部
７５ ＩＧスイッチ
７６ スタータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセグメントによってバッテリの状態を表示するバッテリ状態表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、車両等に搭載された鉛バッテリの状態を示す指標として劣化度（SOH：State Of Health）と充電量（SOC：State Of Charge）がある。これら２つの指標を各種のセンサにより検出し、その検出結果に基づいて、図９に示す如く、当該バッテリの劣化度９１、充電量９２として、各々複数のセグメントによってゲージ表示するバッテリ状態表示装置及びバッテリ状態表示方法が提案されている（第１従来技術）。
【０００３】
上述のSOHとSOCには、「バッテリの充電量の減少は、劣化度が大きいほど早い」等の常識的な相関があるため、図１０に示す如く、これらを変数とするバッテリレベル１０１を新たに定義し、単一のゲージ表示を行う技術も提案されている（第２従来技術）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、第１従来技術に於いては、上述の如くSOHとSOCに常識的相関があるにも拘わらず個別に表示されているために、両者を視覚的に認識することが困難であるという問題があった。
【０００５】
また、第２従来技術に於いては、バッテリの状態を視覚的に認識することは容易であるものの、SOHとSOCを独立に評価することが不可能であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、SOHとSOCを独立に評価することが可能で且つ全体として直観的にバッテリ状態を認識することが可能なバッテリ状態表示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記載の発明は、バッテリの状態を表示するバッテリ状態表示装置であって、表示部と、バッテリの劣化度及び充電量を各々検出するバッテリ状態検出部と、前記バッテリ状態検出部により検出された前記劣化度及び前記充電量について、一方を縦軸に、他方を横軸にとって前記表示部に２次元表示する制御部とを備えるものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のバッテリ状態表示装置であって、前記２次元表示は、縦方向と横方向にマトリクス状に配置された複数の指標を、前記バッテリ状態検出部により検出された前記劣化度及び前記充電量に基づいて選択的にオン・オフ表示することにより、各指標で表示される縦方向と横方向の表示寸法を各々変化させるものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１及び請求項２記載の発明に依れば、バッテリの状態を劣化度と充電量に基づいて２次元表示するので、劣化度と充電量を各々独立に評価することが可能となり、且つ全体として直観的にバッテリ状態を認識することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜バッテリ状態の評価原理＞
本発明の実施の形態に係るバッテリ状態表示装置についての具体的な説明を行う前に、本実施形態に係るバッテリ状態の評価原理について説明する。
【００１１】
図１は、劣化度及び充電量の異なるバッテリについて開放電圧（バッテリが実質的に放電を行っていないときの出力電圧）とエンジン始動時の下限電圧（エンジン始動時の放電によりバッテリの出力電圧が低下したときの最低電圧）とを試験により計測した計測結果を示すグラフである。その横軸は、各放電試験に於けるエンジン始動時放電開始前のバッテリの開放電圧値に対応し、縦軸は、各放電試験に於けるエンジン始動時放電中のバッテリの下限電圧値に対応している。
【００１２】
また、図１中の曲線Ｇ１は、新品（実質的に新品であればよい（以下同様））のバッテリについての計測結果に基づいて描かれたものであり、曲線Ｇ２〜Ｇ４は、使用されて或る程度劣化したバッテリについての計測結果に基づいて描かれたものであり、曲線Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の順に劣化が進んでいる。
【００１３】
図１に示す如く、バッテリの劣化度が進むにつれて対応する曲線Ｇ１〜Ｇ４がグラフの概ね右方向（または右下方向）へシフトしていることを読み取ることができる。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〜Ｇ４の右方向へのシフト量が対応するバッテリの劣化度に応じて増加する傾向にあることが分かる。このことから、曲線Ｇ１に対応した新品のバッテリのエンジン始動時放電特性（各充電量に応じた各放電電圧値に対するエンジン始動時放電中の下限電圧値）を導出しておけば、これを基準としてバッテリの状態評価を行うことができる。
【００１４】
図２は、バッテリのエンジン始動時の放電特性について説明するためのグラフであり、図２中の曲線Ｇ１は、図１中の曲線Ｇ１に対応している。
【００１５】
図３に示す如く、エンジン始動時にバッテリ３１に接続されるエンジン始動時負荷ＬS（バッテリの内部抵抗以外の負荷であって、スタータ、その他の抵抗要素等を含む）の抵抗値をＲSとし、バッテリ３１の内部抵抗値をＲBとし、バッテリ３１の開放電圧値をＶOとし、バッテリ３１にエンジン始動時負荷ＬSを接続して放電を行わせた際の出力電圧の最低値である下限電圧値をＶLとすると、これらのパラメータＲS、ＲB、ＶO、ＶLの間には、次の関係が成り立つ。
【００１６】
【数１】
【００１７】
この式（１）をＶLについて解くと次のようになる。
【００１８】
【数２】
【００１９】
この式（２）に於いて、内部抵抗値ＲBが開放電圧値ＶO（即ち、バッテリ３１の充電量）により変化しないと仮定すると、エンジン始動時負荷ＬSの抵抗値ＲSは開放電圧値ＶOの値に依らず一定であるため、図２のグラフの座標系の（０，０）（図２のグラフの座標軸の基点は（０，０）ではない）を通る直線Ｇ５に対応した式（値ＶO、ＶLの比例関係を表す式）が得られる。
【００２０】
実際には、式（２）に於ける内部抵抗値ＲBは、開放電圧値ＶO（バッテリ３１の充電量）の減少に伴って増加するため、下限電圧値ＶLの低下割合は、曲線Ｇ１のように開放電圧値ＶOの減少に伴って増大するようになっている。
【００２１】
即ち、図２のグラフの曲線Ｇ１の直線Ｇ５からの縦軸マイナス方向への乖離量が開放電圧値ＶOの減少に伴って徐々に大きくなるのは、開放電圧値ＶOの減少に伴う内部抵抗値ＲBの増加によるものであるということができる。
【００２２】
そこで、本評価原理では、開放電圧値ＶO（バッテリ３１の充電量）の減少に伴うバッテリ３１の内部抵抗値ＲBの増加割合が、新品のバッテリ３１であればどのバッテリ３１についても略共通した特性であることを利用して、その特性を有効に利用することにより、新品のバッテリ３１のエンジン始動時負荷ＬSに対する車両固有の放電特性を容易に検出するものとする。
【００２３】
即ち、新品のバッテリ３１に於ける開放電圧値ＶOの減少に伴う内部抵抗値ＲBの増加割合に関する情報を予め取得してシステムに記憶させておき、工場等での車両組立完成時、出荷時、車両がエンドユーザに引き渡されたとき、またはエンドユーザ引き渡し後一定期間内等のバッテリ３１が新品の状態にあるときに、バッテリ３１に対するエンジン始動時負荷ＬSを用いた放電特性（基準となる充電量に於ける新品のバッテリ３１の開放電圧値ＶOとエンジン始動時負荷ＬSを接続した際の下限電圧値ＶL）の計測により、図２のグラフ上に於ける車両固有の１つの計測点を取得し、その計測点と予め格納された内部抵抗値ＲBの増加割合に関する情報とに基づいて、新品のバッテリ３１のエンジン始動時負荷ＬSに対する車両固有の放電特性を取得できることが分かった。
【００２４】
尚、前記車両固有の計測点については、複数回の計測を行って得られた計測結果について平均化（加重平均を含む）等の数値処理を施したものを利用しても良く、その場合、計測時のバッテリ３１の開放電圧（充電量）の値に応じて開放電圧が最大の計測点について優先的に利用したり、加重平均の寄与を大きくする等の方法が考えられる。
【００２５】
より具体的には、先ず、新品のバッテリ３１の充電量が満充電状態（実質的に満充電状態であれば良い（以下同様））であるときの初期基準開放電圧値ＶOIF及び内部抵抗値ＲBIFと、充電量が低下したときの各開放電圧値ＶOIに於ける内部抵抗値ＲBIのＲBIFに対する変化率（ＲBI／ＲBIF）とを試験により計測する。
【００２６】
そして、新品のバッテリ３１の開放電圧値ＶOIの変化に対する内部抵抗値ＲBIの変化率（ＲBI／ＲBIF）を、開放電圧値ＶOIを変数とした関数（例えば、式（３）のような関数）を近似的に求め、その関数に関する情報を予めシステムに記憶させておく。
【００２７】
尚、各開放電圧値ＶOIに於ける内部抵抗値ＲBIの変化率（ＲBI／ＲBIF）の具体的な計測方法については後述する。
【００２８】
【数３】
【００２９】
次に、工場等での車両組立完成時等のバッテリ３１が新品の状態にあり、且つ、バッテリ３１が満充電状態であるときに、開放電圧値（初期基準開放電圧値）ＶOIFと、そのバッテリ３１のエンジン始動時負荷ＬSを接続した際のバッテリ１の下限電圧値（初期基準下限電圧値）ＶLIFとを計測する。バッテリ３１が満充電状態であるか否かの判定は、例えばバッテリ３１の開放電圧値を計測し、その値が満充電状態に対応した所定の基準レベル以上になっているか否かを判定することにより行われる。尚、上述の如く、初期基準開放電圧値ＶOIF及び初期基準下限電圧値ＶLIFの計測を複数回行ってそれらを平均等したものを利用してもよい。
【００３０】
この初期基準開放電圧値ＶOIF及び初期基準下限電圧値ＶLIFについての計測結果と、上式（３）の関数（又はそれと同等なデータテーブル）を用いることにより、車両に搭載された新品のバッテリ３１のエンジン始動時負荷ＬSに対する開放電圧値ＶOIの変化に伴う下限電圧値ＶLIの変化を示す関係式は、次式で与えられる。
【００３１】
【数４】
【００３２】
ここで、上式（４）中のパラメータＶLKは、図２のグラフの直線Ｇ５上に於ける開放電圧値がＶOIであるときの下限電圧値であり、下記の式（５）により与えられる。
【００３３】
【数５】
【００３４】
式（４）の関係式の導出は、例えば、次のようにして行われる。即ち、上式（１）の関係を図２のグラフに於ける座標点ＰFについて当て嵌めることを考えた場合、開放電圧値がＶOIFのとき（満充電時）の内部抵抗値ＲBをＲBIFとすると、次の関係式（６）が得られる。
【００３５】
【数６】
【００３６】
また、上式（１）の図２のグラフに於ける座標点ＰIについて当て嵌めることを考えた場合、開放電圧値がＶOIのときの内部抵抗値ＲBが上式（３）よりＲB＝ｆ（ＶOI）・ＲBIFとして得られるため、次の関係式（７）が得られる。
【００３７】
【数７】
【００３８】
よって、関係式（６）の右辺を関係式（７）の左辺のパラメータ（ＲS／ＲBIF）に代入したものをパラメータＶLIについて解くと、上記関係式（４）が得られる。
【００３９】
このようにして導出した開放電圧値ＶOIと下限電圧値ＶLIとの関係に関する情報は、車両固有のエンジン始動時負荷ＬSの抵抗値ＲSが反映されているため、この情報を用いることができるようになり、車両固有の負荷環境等を反映したバッテリ３１の状態評価を行うことができる。
【００４０】
ここで、図２のグラフ中の値ＶOIE、ＶLIEは、新品のバッテリ３１が充電量ゼロ（実質的に充電量がゼロであれば良い（以下同様））のときの開放電圧値及び下限電圧値に各々対応している。また、値ＶOIE、ＶLIEの具体例は、例えば、１２．８Ｖ、１０．５Ｖである。
【００４１】
次に、新品のバッテリ３１に於ける開放電圧値ＶOの減少に伴う内部抵抗値ＲBの増加割合に関する情報の取得方法について説明する。
【００４２】
先ず、本評価原理では、例えば、バッテリ容量試験に関するＪＩＳ規格に従い、新品のバッテリ３１に対する容量試験を行う。ここで、ＪＩＳ規格の容量試験とは、満充電状態のバッテリ３１に一定電流値（例えば、０．２Ａ）の放電を行わせ、その放電開始時からバッテリ３１の出力電圧が充電量ゼロに対応した電圧値（例えば、１０．５Ｖ）に到達するまでの所要時間を計測し、その所要時間と放電電流値（例えば、０．２Ａ）との乗算値をバッテリ容量とする試験である。
【００４３】
即ち、本評価原理では、満充電状態で新品のバッテリ３１に、ＪＩＳ規格に準拠した一定電流値（例えば、０．２Ａ）を放電させつつ、そのときのバッテリ３１の出力電圧の推移を計測する。
【００４４】
図４のグラフ中の曲線Ｇ７は、そのときのバッテリ３１の出力電圧の推移を計測した結果を示すものであり、グラフ中の値ＶAFは、放電開始前の満充電状態のバッテリ３１の出力電圧値（開放電圧値）であり、前述の値ＶOIFに対応している。値ＶAEは、バッテリ３１の充電量ゼロに対応する放電終了時の開放電圧値であり、前述の値ＶOIEに対応している。
【００４５】
また、値ＶBFは、放電開始直後のバッテリ３１の出力電圧値であり、値ＶBEは、バッテリ３１の充電量ゼロに対応する放電終了時の出力電圧値であり、値ＴEは、充電量ゼロに対応する放電終了時の時間を示している。
【００４６】
また、直線Ｇ８は、放電による充電量の減少に伴って変化するバッテリ３１の開放電圧の計測値の推移を直線で近似したものである。
【００４７】
また、このグラフ中のハッチングを付した領域が、充電量の減少に伴うバッテリ３１の内部抵抗値ＲBの増加の影響を反映している部分であり、図２及び後述する図５のグラフのハッチングを付した領域に対応している。
【００４８】
続いて、図４のグラフに於ける曲線Ｇ７上に於ける点と直線Ｇ８上に於ける点とのグラフの縦軸方向に沿った差の大きさは、その時点に於けるバッテリ３１の内部抵抗値ＲBに比例するため、放電開始時（満充電時）に於ける値ＶAFと値ＶBFとの差Ｄ２と、放電の過程の直線Ｇ８上の各点と曲線Ｇ７上の各点との差Ｄ３との比率（Ｄ３／Ｄ２）により、各開放電圧値ＶOに於ける内部抵抗値ＲBの変化率（ＲB／ＲBF）を導出することができる。
【００４９】
図５のグラフ中の曲線Ｇ９は、そのように導出した開放電圧値ＶOの変化に対する内部抵抗値ＲBの変化率（ＲB／ＲBF）を示しており、この曲線Ｇ９に基づいて前述の式（３）が決定される。
【００５０】
このようにして取得した開放電圧値ＶOの変化に対する内部抵抗値ＲBの変化率（ＲB／ＲBF）は、バッテリ３１のグレード等の相違に依存する度合が低いが、種々のバッテリ３１に対する適用性を向上させるため、種々のバッテリ３１に対する試験により取得した内部抵抗値ＲBの変化率（ＲB／ＲBF）を平均化したものを使用するのが望ましい。
【００５１】
次に、図６を参照して、上式（４）、（５）の関係式（またはその関係式と等価な開放電圧値ＶOIと下限電圧値ＶLIとを対応付けたデータテーブル）を用いたバッテリ３１の状態（SOH及びSOC）の評価原理について説明する。
【００５２】
先ず、劣化度の評価原理について説明する。図６のグラフ中の曲線はＧ１は、上述のように、予めシステムに記憶させた上式（４）、（５）の関係式（またはその関係式と等価な開放電圧値ＶOIと下限電圧値ＶLIとを対応付けたデータテーブル）と、上述の初期基準開放電圧値ＶOIF及び初期基準下限電圧値ＶLIFとを用いて導出したものである。この図６の曲線Ｇ１及び値ＶOIF、ＶLIFに関する情報は、システムに記憶されてバッテリ３１の状態評価に用いられる。
【００５３】
そして、バッテリ１の使用が開始されている状態に於いて、バッテリ３１のSOHを評価する際には、エンジン始動時に於けるエンジン始動時負荷ＬSがバッテリ３１に接続される前の開放電圧である使用後開放電圧値ＶORと、エンジン始動時負荷ＬSがバッテリ３１に接続されたとき下限電圧である使用後下限電圧値ＶLRとが計測される。
【００５４】
このとき、バッテリ３１の充電量は、必ずしも満充電状態である必要はない。
【００５５】
続いて、図６のグラフの曲線Ｇ１上に於ける下限電圧値が使用後下限電圧値ＶLRと等しい値であるときの開放電圧値を対応基準開放電圧値ＶOSとして導出し、予め記憶された初期基準開放電圧値ＶOIFとその対応基準開放電圧値ＶOSとの差である第１の差分値Ｄ１１と、初期基準開放電圧値ＶOIFと使用後開放電圧値ＶORとの差である第２の差分値Ｄ１２とを比較することにより、その時点に於けるバッテリ３１の劣化度が検出される。
【００５６】
この検出原理は、前述の図１を用いて説明したバッテリ３１の劣化度が小さいほどグラフ上の計測点（ＶO，ＶL）は曲線Ｇ１に近付くように略左方向にシフトするという特性を利用したものである。
【００５７】
即ち、バッテリ３１の劣化度が小さければ小さいほど図６のグラフ上の計測点Ｐ１１（ＶOR，ＶLR）は、対応する曲線Ｇ１上の座標点Ｐ１２に近付いていくようになっており、その計測点Ｐ１１の座標点Ｐ１２に対する近付き度合に基づいてバッテリ３１の劣化度を評価するようになっている。
【００５８】
次に、充電量の評価原理について説明する。
【００５９】
充電量の評価も、劣化度の評価と同様に、図６のグラフの曲線Ｇ１上で表されるバッテリ３１が新品のときの放電電圧と下限電圧値との関係を用いて行われ、充電量の評価の際に、使用後開放電圧値ＶORと使用後下限電圧値ＶLRとが計測される。
【００６０】
尚、記憶部には、上式（３）の内部抵抗変化率の取得に伴って取得された新品のバッテリ３１の充電量ゼロのときの開放電圧である最低基準開放電圧値ＶOIEが初期設定として予め記憶されている。
【００６１】
そして、劣化度の評価のときと同様にして図６のグラフの曲線Ｇ１上に於ける下限電圧値が使用後下限電圧値ＶLRと等しい値であるときの開放電圧値を対応基準開放電圧値ＶOSとして導出する。
【００６２】
そして、使用が開始されているその時点に於けるバッテリ３１の充電量がゼロのときを想定したときの開放電圧である最低使用後開放電圧値ＶOREを、次のようにして導出する。
【００６３】
即ち、予め取得された初期基準開放電圧値ＶOIFから最低基準開放電圧値ＶOIEを引いた値Ｄ１３に対する初期基準開放電圧値ＶOIFから最低使用後開放電圧値ＶOREを引いた値Ｄ１４の比が、初期基準開放電圧値ＶOIFから対応基準開放電圧値ＶOSを引いた値Ｄ１１に対する初期基準開放電圧値ＶOIFから使用後開放電圧値ＶORを引いた値Ｄ１２の比と等しくなるようにして導出して、最低使用後開放電圧値ＶOREを導出する。
【００６４】
そして、初期基準開放電圧値ＶOIFと最低使用後開放電圧値ＶOREとの差である第３の差分値Ｄ２１と、使用後開放電圧値ＶORと最低使用後開放電圧値ＶOSとの差である第４の差分値Ｄ２２とを比較することにより、その時点に於けるバッテリ３１の充電量を検出するようになっている。
【００６５】
この検出原理は、バッテリ３１の充電量が満充電状態から減少するのに従って、図６のグラフの横軸に平行な仮想線Ｌ１上に於ける計測点Ｐ１１に対応した座標点Ｐ２１が、満充電量に対応する座標点Ｐ２２側から充電量ゼロ状態に対応する座標点Ｐ２３側に近付く特性を利用したものである。
【００６６】
＜構成＞
図７は、本発明の実施の形態に係るバッテリ状態表示装置を示すブロック図である。図７に示す如く、このバッテリ状態表示装置７０は、例えば、バッテリ３１と、バッテリ状態検出部７２と、表示部７３と、制御部７４とを備えて構成されており、車両等に搭載されたバッテリ３１の状態を表示する。
【００６７】
バッテリ状態検出部７２は、電流センサ７２Ａと、電圧センサ７２Ｂと、記憶部７２Ｃを有する処理部７２Ｄとを備えて構成されている。
【００６８】
電流センサ７２Ａは、バッテリ３１に対する電流の入出力量を検出するものである。電圧センサ７２Ｂは、バッテリ３１の出力電圧を検出するものである。記憶部７２Ｃは、例えば、ＲＯＭ及びＲＡＭ等が適用され、処理部７２Ｄが行う各種の情報処理動作に必要なプログラム等が格納されている外、例えば、電圧センサ７２Ｂによって予め測定された新品のバッテリ３１が満充電状態の初期基準開放電圧値ＶOIF、初期基準下限電圧値ＶLIF、バッテリ３１の充電量がゼロのときの最低基準開放電圧値ＶOIE、最低基準下限電圧値ＶLIE、開放電圧値ＶOIの変化に対する内部抵抗値ＲBIの変化率（ＲBI／ＲBIF）を近似的に表す開放電圧値ＶOIを変数とした上式（３）のような関数に関する情報や、関係式（４）、（５）の形で表された開放電圧値ＶOIの変化と下限電圧値ＶLIの変化との関係に関する情報等が格納されている。
【００６９】
処理部７２Ｄは、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部７２Ｃと協働して一般的なＣＰＵ内に於いて予め定められたソフトウェアプログラムによって動作する機能要素であり、バッテリ３１の状態を表示するための各種の情報処理動作（制御動作も含む）を行うものである。
【００７０】
具体的には、電圧センサ７２Ｂにより計測される使用後開放電圧値ＶOR、使用後下限電圧値ＶLRと、記憶部７２Ｃに格納されている関係式（３）〜（５）及び初期基準開放電圧値ＶOIF、初期基準下限電圧値ＶLIF、最低基準開放電圧値ＶOIE、最低基準下限電圧値ＶLIEに基づいて、図６に示される値Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ２１、Ｄ２２を算出し、Ｄ１２／Ｄ１１により劣化度を評価すると共に、Ｄ２２／Ｄ２１により充電量を評価するようになっている。
【００７１】
表示部７３は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶表示装置）等が適用されて後述する制御部７４からの制御によってバッテリ３１の状態表示を行うものである。
【００７２】
制御部７４は、バッテリ状態検出部７２によって検出されたバッテリ状態（上記劣化度及び充電量）に基づいて表示部７３の表示を制御するものである。例えば、バッテリ状態検出部７２によって、図６に示す如く、劣化度が新品のバッテリ３１に対してＤ１２／Ｄ１１と評価され、充電量が満充電状態に対してＤ２２／Ｄ２１と評価された場合には、それらを量子化して、例えば、図８（ａ）〜（ｄ）に示す如く、劣化度及び充電量を２次元表示するものである。
【００７３】
具体的には、表示部７３の表示画面内に於いて、例えば縦軸に劣化度をとり横軸に充電量をとって、バッテリ状態検出部７２により検出された劣化度（Ｄ１２／Ｄ１１）及び充電量（Ｄ２２／Ｄ２１）を２次元表示する。この場合、２次元表示は、縦方向と横方向にマトリクス状に配置された複数の指標（セグメント）７３ａを、バッテリ状態検出部７２により検出された劣化度及び充電量に基づいて選択的にオン・オフ表示することにより、各指標７３ａで表示される縦方向と横方向の表示寸法を各々変化させる。尚、各指標７３ａは、この実施形態では、縦方向と横方向に各々均等に分割されて、同一寸法に設定されている。
【００７４】
こうして、例えば、バッテリ３１が新品で満充電時には、図８（ａ）に示す如く、全ての指標７３ａがオン表示される。また、劣化が進むと、図８（ｂ）に示す如く、劣化度（Ｄ１２／Ｄ１１）に応じて縦方向に表示寸法が減少するように、各指標７３ａが上から下に向かって順次オフ表示される。
【００７５】
一方、充電量が減少（増加）すると、図８（ｃ）に示す如く、充電量（Ｄ２２／Ｄ２１）に応じて横方向に表示寸法が減少（増加）するように、各指標７３ａが右（左）から左（右）に向かって順次オフ（オン）表示される。尚、図８（ｄ）は、劣化が或る程度進み、充電量も或る程度減少している一般的な状態での表示の一例を示している。
【００７６】
＜動作＞
上記の評価原理を適用した上記構成のバッテリ状態表示装置７０の動作を説明する。
【００７７】
先ず、図７に示す如く、イグニションスイッチ（以下、「ＩＧスイッチ」）７５がオン操作されるのに伴って、バッテリ３１に接続された電圧センサ７２Ｂがバッテリ３１の開放電圧ＶORを計測し、処理部７２Ｄに計測値を送出する。
【００７８】
処理部７２Ｄは、電圧センサ７２Ｂから送出された計測値に基づいてエンジン始動前のバッテリ３１の充電量（初期充電量）を検出する。このとき、バッテリ３１が満充電状態であるか否かの判定も合わせて行われる。
【００７９】
続いて、スタータ７６が駆動されてエンジン（図示省略）が始動されるのに伴って、処理部７２Ｄは、後述するエンジン始動時状態判定処理を行ってから、エンジン始動後劣化判定動作を行う。
【００８０】
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（または満充電に近い状態）になったバッテリ３１への電流流入状況を電流センサ７２Ａを介して処理部７２Ｄが検出し、その電流流入状況に基づいてバッテリ３１の劣化度が判定される。
【００８１】
また、処理部７２Ｄは、電流センサ７２Ａが計測した計測電流値を積算することによって、エンジン始動時等の所定の基準時以降にバッテリ３１から放電された全電流量を逐次検出し、その検出結果に基づいてバッテリ３１に対して行うべき充電量を決定するようになっている。
【００８２】
充電量の制御は、例えば、オルタネータ（図示省略）の発電量（出力電圧等）を制御することによって行われる。
【００８３】
ここで、処理部７２Ｄが実行するエンジン始動時状態判定処理について説明する。エンジン始動時状態判定処理に於いては、エンジン始動時負荷ＬSがバッテリ３１に接続された際の下限電圧値が使用後下限電圧値ＶLRとして電圧センサ７２Ｂを介して計測され、この使用後下限電圧値ＶLRと、ＩＧスイッチ７５がオン操作されたときに計測した開放電圧である使用後開放電圧値ＶORと、記憶部７２Ｃに格納されている情報に基づいて、その時点に於けるバッテリ３１の劣化度（Ｄ１２／Ｄ１１）及び充電量（Ｄ２２／Ｄ２１）が判定され、制御部７４に送出される。
【００８４】
制御部７４は、このようにして判定された劣化度及び充電量を、予め定められたソフトウェアプログラムに従って量子化して、例えば、図８（ａ）〜（ｄ）に示す如く、劣化度を縦軸、充電量を横軸として２次元表示する。
【００８５】
以上のように、バッテリ３１の状態を劣化度と充電量に基づいて２次元表示するので、縦軸の表示寸法と横軸の表示寸法とから劣化度と充電量を各々独立に評価することが可能となり、且つ全体として直観的にバッテリ状態を認識することが可能となる。
【００８６】
＜変形例＞
本実施の形態に於いては、劣化度と充電量の２次元表示を、図８（ａ）〜（ｄ）に示す如く、縦軸に劣化度、横軸に充電量としたが、これらを互いに入れ換え、縦軸に充電量、横軸に劣化度としても構わないのは勿論である。
【００８７】
また、バッテリ３１の劣化度及び充電量を、バッテリ状態検出部７２に於いて使用後開放電圧値ＶOR、使用後下限電圧値ＶLRよりＤ１２／Ｄ１１及びＤ２２／Ｄ２１を算出することにより求めたが、他の方法により算出しても良く、劣化度及び充電量の検出方法は特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】劣化度及び充電量の異なるバッテリについて開放電圧とエンジン始動時の下限電圧とを試験により計測した計測結果を示すグラフである。
【図２】バッテリのエンジン始動時の放電特性について説明するためのグラフである。
【図３】エンジン始動時にバッテリに接続される負荷とバッテリの内部抵抗との関係を模式的に示す回路図である。
【図４】ＪＩＳ容量試験を利用して新品のバッテリの放電時の出力電圧の推移を計測したときのグラフである。
【図５】放電に伴う開放電圧の変化に対する内部抵抗変化率の推移を示すグラフである。
【図６】導出したバッテリのエンジン始動時の放電特性に基づいてバッテリの状態評価を行う原理を説明するためのグラフである。
【図７】本発明の実施の形態に係るバッテリ状態表示装置を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るバッテリ状態表示装置の表示例を示す図である。（ａ）は、新品のバッテリの満充電状態を示す図である。（ｂ）は、劣化が進んだバッテリの満充電状態を示す図である。（ｃ）は、新品のバッテリの充電量減少時を示す図である。（ｄ）は、劣化が進んだバッテリの充電量減少時を示す図である。
【図９】従来のバッテリ状態表示装置の表示画面の一例を示す図である。
【図１０】従来のバッテリ状態表示装置の表示画面の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
３１ バッテリ
７０ バッテリ状態表示装置
７２ バッテリ状態検出部
７２Ａ 電流センサ
７２Ｂ 電圧センサ
７２Ｃ 記憶部
７２Ｄ 処理部
７３ 表示部
７４ 制御部
７５ ＩＧスイッチ
７６ スタータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの状態を表示するバッテリ状態表示装置であって、
表示部と、
バッテリの劣化度及び充電量を各々検出するバッテリ状態検出部と、
前記バッテリ状態検出部により検出された前記劣化度及び前記充電量について、一方を縦軸に、他方を横軸にとって前記表示部に２次元表示する制御部と
を備えることを特徴とするバッテリ状態表示装置。
【請求項２】
請求項１記載のバッテリ状態表示装置であって、
前記２次元表示は、縦方向と横方向にマトリクス状に配置された複数の指標を、前記バッテリ状態検出部により検出された前記劣化度及び前記充電量に基づいて選択的にオン・オフ表示することにより、各指標で表示される縦方向と横方向の表示寸法を各々変化させることを特徴とするバッテリ状態表示装置。
【請求項１】
バッテリの状態を表示するバッテリ状態表示装置であって、
表示部と、
バッテリの劣化度及び充電量を各々検出するバッテリ状態検出部と、
前記バッテリ状態検出部により検出された前記劣化度及び前記充電量について、一方を縦軸に、他方を横軸にとって前記表示部に２次元表示する制御部と
を備えることを特徴とするバッテリ状態表示装置。
【請求項２】
請求項１記載のバッテリ状態表示装置であって、
前記２次元表示は、縦方向と横方向にマトリクス状に配置された複数の指標を、前記バッテリ状態検出部により検出された前記劣化度及び前記充電量に基づいて選択的にオン・オフ表示することにより、各指標で表示される縦方向と横方向の表示寸法を各々変化させることを特徴とするバッテリ状態表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−９３３５８（Ｐ２００７−９３３５８Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８２２９３（Ｐ２００５−２８２２９３）
【出願日】平成１７年９月２８日（２００５．９．２８）
【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１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２８日（２００５．９．２８）
【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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