(57)【要約】【課題】イグニッション−オン時のバッテリ電圧の低下による誤判定を防止することで電池状態を正確に検知できる電池状態検知システムを提供する。【解決手段】電池状態検知システム１２は、電圧センサ３およびＣＰＵを内蔵したマイコン１０を備えており、ＣＰＵは、エンジン始動時の電圧測定において、ＩＧＮスイッチ５がオン位置に位置した後一定時間が経過した後に鉛電池１の電圧を測定する。また、鉛電池１と並列にキャパシタ２が接続されている。ＩＧＮスイッチ５がオン位置に位置することでスタータ９に電流が流れ鉛電池１の電圧が低下しても、鉛電池１の電圧低下をＩＧＮスイッチ５がオフ位置に位置したと誤判定することを防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されエンジン始動時にイグニッションスイッチを介してセルモータに電力を供給するバッテリの電池状態を検知する電池状態検知システムにおいて、
前記バッテリの電圧を測定する電圧測定手段と、
前記バッテリに流れる充放電電流を測定する電流測定手段と、
エンジン始動時に前記電圧測定手段で測定された電圧の変化および前記電流測定手段で測定された電流の変化から前記バッテリの内部抵抗を算出する内部抵抗算出手段と、
前記電流測定手段で測定された充放電電流を積算する積算手段と、
エンジン停止時に前記電圧測定手段で測定された前記バッテリの開回路電圧と前記積算手段で積算された充放電電流とから前記バッテリの充電状態を算出する充電状態算出手段と、
を備え、
前記電圧測定手段は、エンジン始動時の電圧測定において、前記イグニッションスイッチがオン位置に位置した後一定時間が経過した後に前記バッテリの電圧を測定することを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項２】
前記バッテリと並列に接続され所定容量を有するキャパシタをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の電池状態検知システム。
【請求項３】
前記キャパシタの容量が４０ないし１００μＦであることを特徴とする請求項２に記載の電池状態検知システム。
【請求項４】
前記内部抵抗算出手段で算出された前記バッテリの新品状態での内部抵抗値と前記内部抵抗算出手段で算出された前記バッテリの直近の内部抵抗値とから前記バッテリの劣化度を算出する劣化度算出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の電池状態検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池状態検知システムに係り、特に、車両に搭載されエンジン始動時にイグニッションスイッチを介してセルモータに電力を供給するバッテリの電池状態を検知する電池状態検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジン自動車による排ガスの削減に対応するため、アイドルストップ・スタート（以下、ＩＳＳと略称する。）が行われており、アイドルストップ可能な状態にバッテリを保つ技術が望まれている。この種のバッテリは、車両に搭載されており、エンジン始動時にイグニッションスイッチを介してセルモータに電力を供給してエンジンを始動する。
【０００３】
バッテリの電池状態は、例えば、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）やバッテリの劣化度（ＳＯＨ）を検出することで把握することができる。バッテリの充電状態を推定する技術としては、微分内部抵抗（電圧電流直線の傾き）から求める技術、充放電の電流を積算する技術、バッテリの開回路電圧から求める技術（例えば、特許文献１参照）などが知られている。また、バッテリの劣化度を推定する技術としては、エンジン始動時等の放電時のＶ−Ｉ特性から内部抵抗を算出し、初期値との比較から劣化状態を推定する技術が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特願平５−３３１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バッテリの電池状態を正確に推定するには、イグニッション−オン（イグニッションスイッチがオン位置に位置した状態）からイグニッション−オフ（イグニッションスイッチがオフ位置に位置した状態）までの間、バッテリの電圧を誤判定無く測定しなければならない。しかしながら、実際はイグニッション−オン時のバッテリ電圧の低下により電池状態検知システムがイグニッション−オフと誤判定することがあり、この誤判定があると、以後の電池状態の検知が不能ないし不正確となってしまう。
【０００６】
本発明は上記事案に鑑み、イグニッション−オン時のバッテリ電圧の低下による誤判定を防止することで電池状態を正確に検知できる電池状態検知システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、車両に搭載されエンジン始動時にイグニッションスイッチを介してセルモータに電力を供給するバッテリの電池状態を検知する電池状態検知システムにおいて、前記バッテリの電圧を測定する電圧測定手段と、前記バッテリに流れる充放電電流を測定する電流測定手段と、エンジン始動時に前記電圧測定手段で測定された電圧の変化および前記電流測定手段で測定された電流の変化から前記バッテリの内部抵抗を算出する内部抵抗算出手段と、前記電流測定手段で測定された充放電電流を積算する積算手段と、エンジン停止時に前記電圧測定手段で測定された前記バッテリの開回路電圧と前記積算手段で積算された充放電電流とから前記バッテリの充電状態を算出する充電状態算出手段と、を備え、前記電圧測定手段は、エンジン始動時の電圧測定において、前記イグニッションスイッチがオン位置に位置した後一定時間が経過した後に前記バッテリの電圧を測定することを特徴とする。
【０００８】
本発明において、バッテリと並列に接続され所定容量を有するキャパシタをさらに備えるようにすれば、イグニッション−オン時にバッテリ電圧が低下する際、キャパシタが放電することで、バッテリ電圧の低下による誤判定のない程度まで電圧低下を緩和させることができる。このようなキャパシタの容量は、例えば、４０ないし１００μＦであればよい。また、内部抵抗算出手段で算出されたバッテリの新品状態での内部抵抗値と内部抵抗算出手段で算出されたバッテリの直近の内部抵抗値とからバッテリの劣化度を算出する劣化度算出手段をさらに備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、イグニッションスイッチ−オンによりセルモータに電流が流れバッテリ電圧が低下しても、電圧測定手段がその一定時間経過後にバッテリ電圧を測定するので、セルモータに電流が流れることで生じるバッテリの電圧低下をイグニッション−オフと誤判定することを防止することができ電池状態を正確に検知できる、という効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明に係る電池状態検知システムの実施の形態について説明する。
【００１１】
＜構成＞
図１に示すように、本実施形態の電池状態検知システム１２は、自動車に搭載された鉛電池１（バッテリ）のベント栓から離れた側の電槽（バッテリ外壁）側面に固着されており、鉛電池１の電池状態を検知するマイクロコンピュータ（以下、マイコンと略称する。）１０を有している。鉛電池１には、例えば、１セルが例えば正極６枚、負極７枚で構成され、６セル直列で公称１２Ｖの自動車用鉛電池を用いることができる。
【００１２】
マイコン１０は、中央演算処理装置として機能するＣＰＵ、電池状態検知システム１２の基本制御プログラムやプログラムデータを記憶したＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして働くＲＡＭ、図示しないＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ、Ａ／Ｄコンバータおよび上位の車両側制御システム１１と通信するためのインターフェース等を含んで構成されている。
【００１３】
鉛電池１の正極端子および負極端子には差動増幅回路等を有する電圧センサ３の入力側が接続されている。また、鉛電池１と並列にキャパシタ２が接続されている。キャパシタ２の容量は、鉛電池１および電池状態検知システム１２の全体の大きさを考慮して（小型化するために）、本実施形態では、例えば、４０μＦ〜１００μＦ程度に設定されているが、より大きな容量とするようにしてもよい。
【００１４】
鉛電池１の正極端子は、ホール素子等で構成される電流センサ４を介して、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧＮスイッチという。）５の中央端子に接続されている。ＩＧＮスイッチ５は、中央端子とは別に、ＯＦＦ端子、ＯＮ／ＡＣＣ端子およびＳＴＡＲＴ端子を有しており、ロータリー式に切り替え接続が可能である。
【００１５】
電流センサ４の出力側はマイコン１０に内蔵されたＡ／Ｄコンバータに接続されており、マイコン１０は鉛電池１に流れる充放電電流をデジタル値で取り込むことができる。また、電圧センサ３の出力側はマイコン１０に内蔵された別のＡ／Ｄコンバータに接続されており、マイコン１０は鉛電池１の電圧をデジタル値で取り込むことができる。なお、電池状態検知システム１２は、このような配線を含んで構成されている。
【００１６】
一方、車両側には、図示しないクラッチ機構を介してエンジン８の回転軸に回転駆動力を伝達させエンジン８を始動させるスタータ９（セルモータ）が配されている。また、エンジン８の回転軸は、不図示のクラッチ機構を介して発電機７（オルタネータ）に動力の伝達が可能であり、エンジン８が回転状態にあるときは、このクラッチ機構を介して発電機７が作動し発電機７からの電力がレギュレータ（図１では整流素子のシンボルで表している。）を介してランプ、ワイパー、エアコン、ラジオ等の補機６や鉛電池１に供給（充電）される。このようなエンジン制御等は車両（自動車）側の車両制御システム１１により実行される。
【００１７】
ＩＧＮスイッチ５のＯＮ／ＡＣＣ端子は、補機６およびレギュレータを介して発電機７の一端に接続されている。また、ＳＴＡＲＴ端子はスタータ９の一端に接続されている。さらに、発電機７、スタータ９および補機６の他端、鉛電池１の負極端子およびマイコン１０は、それぞれグランドに接続されている。従って、鉛電池１は発電機７により繰り返し充電される。
【００１８】
なお、マイコン１０は不図示の電源回路を介して鉛電池１から作動電源が供給される。また、マイコン１０は不図示のスイッチを介してＩＧＮスイッチ５がオン位置（ＯＮ／ＡＣＣ端子の位置）にあるか、オフ位置（ＯＦＦ端子の位置）にあるかを把握している。
【００１９】
＜動作＞
次に、フローチャートを参照して、本実施形態の電池状態検知システム１２の動作について、マイコン１０のＣＰＵ（以下、ＣＰＵという。）を主体として説明する。
【００２０】
図２に示すように、マイコン１０に不図示の電源回路を介して鉛電池１から作動電源が供給されると、ＣＰＵは基本制御プログラムやプログラムデータをＲＯＭからＲＡＭに展開する初期設定処理を行うとともに、所定時間（例えば、２ｍｓｅｃ）毎に鉛電池１に流れる充放電電流を測定し、放電、充電側の２つに分けて充放電電流の積算を開始する。
【００２１】
ステップ１０２では、ＩＧＮスイッチ５がオン位置に位置するまで待機し、オン位置に位置すると判断したときには、次のステップ１０４において、一定時間が経過したか否かを判断する。この一定時間としては、例えば、ドライバによりＩＧＮスイッチ５がオン位置からＳＴＡＲＴ端子の位置に移動される時間を設定することができる。否定判断のときは、一定時間に至るまで待機し、肯定判断のときは、ステップ１０６で、鉛電池１のＳＯＨおよびＳＯＣを求めるための電池状態算出処理を行う。
【００２２】
ステップ１０６では、まず、エンジン始動時の鉛電池１の電圧を所定時間（例えば、２ｍｓｅｃ）毎に取り込む。すなわち、ＣＰＵは、エンジン始動時の電圧測定において、ＩＧＮスイッチ５がオン位置に位置した後一定時間が経過した後に鉛電池１の電圧を測定し、ＲＡＭに測定した電圧値を格納しておく。なお、この間も、ＣＰＵは鉛電池１に流れる充放電電流を測定し積算している。次に、エンジン始動時における、ＲＡＭに格納された電圧値の変化（ΔＶ）と電流値の変化（ΔＩ）とから、鉛電池１の内部抵抗ｒ＝ΔＶ／ΔＩを算出する。
【００２３】
次いで、ＥＥＰＲＯＭに鉛電池１の内部抵抗ｒが既に格納されているか否かを判断し、否定判断のときは、算出した内部抵抗ｒの値を鉛電池１の新品状態での内部抵抗値としてＥＥＰＲＯＭの所定番地に書き込み、肯定判断のときは、所定番地に書き込まれた鉛電池１の新品状態での内部抵抗値を読み出し、ＳＯＨ＝（所定番地に書き込まれた鉛電池１の新品状態での内部抵抗値）／（今回算出した鉛電池１の内部抵抗ｒの値）×１００として算出する（否定判断のときも同じ。）。
【００２４】
次に、ＥＥＰＲＯＭの所定番地に書き込まれた鉛電池１の開回路電圧（ＯＣＶ）を読み出して（ステップ１１８参照）、例えば、開回路電圧とＳＯＣとの関係を予め定めたマップまたは関係式を参照することにより鉛電池１の休止時のＳＯＣを算出し、ＳＯＣに相当する電気量を、積算した充放電電流で補正した後のＳＯＣを現在（直近）の鉛電池１のＳＯＣとして算出する。
【００２５】
そして、必要に応じて、車両制御システム１１に算出したＳＯＨ、ＳＯＣの値を報知する。これにより、車両制御システム１１側では、鉛電池１の電池状態を知ることができ、例えば、エンジン８を停止する前にエンジンの再始動（ＩＳＳ）が可能かを判断することができる。
【００２６】
ステップ１０８では、ＩＧＮスイッチ５がオフ位置に位置したか否かを判断し、否定判断のときはステップ１０６に戻り、肯定判断のときには、次のステップ１１０において、終了処理を行う。
【００２７】
この終了処理では、タイマを作動させるのみでマイコン１０の消費電力の少ないスリープモードに移行する。なお、このとき、充放電電流の積算を行わなければ鉛電池１から供給されるマイコン１０の消費電力は小さくなり、充放電電流の積算も併せて行えばＳＯＣの算出精度を高めることができる。
【００２８】
次に、ステップ１１２において、タイマにより所定時間（鉛電池１の分極状態が解消される時間、例えば、６時間）が経過したか否かを判断する。ステップ１１２での判断が否定のときは、次のステップ１１４において、ＩＧＮスイッチ５がオン位置に位置したか否かを判断し、否定判断のときはステップ１１２に戻り、肯定判断のときはステップ１０４に戻る。一方、ステップ１１２での判断が肯定のときは、ステップ１１６において、スリープモードから通常モード（マイコン１０が鉛電池１の電池状態を検知可能なモード）に移行させて鉛電池１の開回路電圧（ＯＣＶ）を測定し、次のステップ１１８で測定したＯＣＶの値をＥＥＰＲＯＭに書き込み通常モードからスリープモードに再度移行させてステップ１１２に戻る。
【００２９】
＜作用・効果等＞
次に、本実施形態の電池状態検知システム１２の作用・効果等について説明する。
【００３０】
本実施形態の電池状態検知システム１２では、ＣＰＵは、エンジン始動時の電圧測定において、ＩＧＮスイッチ５がオン位置に位置した後一定時間が経過した後に鉛電池１の電圧を測定している（ステップ１０４）。このため、ＩＧＮスイッチ５がオン位置に位置することでスタータ９に電流が流れ鉛電池１の電圧が低下しても、鉛電池１の電圧低下をＩＧＮスイッチ５がオフ位置に位置したと誤判定することを防止することができる。従って、電池状態検知システム１２では鉛電池１の電池状態を正確に検知できる。
【００３１】
また、本実施形態の電池状態検知システム１２は、鉛電池１と並列に接続されたキャパシタ２を備えているので、ＩＧＮスイッチ５がオン位置に位置し鉛電池１の電圧が低下する際に、キャパシタ２が放電することで、鉛電池１の電圧の低下による誤判定（ＩＧＮスイッチ５がオフ位置に位置したものと誤って判定すること）がない程度まで電圧低下を緩和させることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、説明を簡単にするために、温度補正については言及を避けたが、鉛電池１の温度を測定し、積算電流や内部抵抗について温度補正を行うようにすれば、ＳＯＣ、ＳＯＨの精度をより高めることができる。
【００３３】
また、本実施形態では、ハードウエア（マイコン１０）およびソフトウエア（フローチャート参照）で電池状態検知システム１２を構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ハードウエアのみで構成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明はイグニッション−オン時のバッテリ電圧の低下による誤判定を防止することで電池状態を正確に検知できる電池状態検知システムを提供するものであるため、電池状態検知システムの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明が適用可能な実施形態の電池状態検知システムおよび自動車のブロック配線図である。
【図２】実施形態の電池状態検知システムのマイコンのＣＰＵが実行する電池状態検知ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１  鉛電池（バッテリ）
２  キャパシタ
３  電圧センサ（電圧測定手段の一部）
４  電流センサ（電流測定手段の一部）
５  イグニッションスイッチ
９  スタータ（セルモータ）
１０  マイコン（内部抵抗算出手段、積算手段、電池状態算出手段、劣化度算出手段）
１２  電池状態検知システム
【図１】
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【図２】
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