(57)【要約】  再始動判定装置４は、エンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップ中の蓄電素子の端子間の第１電圧値を取得する電圧値取得部４４と、アイドリングストップ中に蓄電素子に流れる電流値を取得する電流値取得部４５と、第１電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、アイドリングストップ中の蓄電素子の内部抵抗値を算出する算出部４９と、内部抵抗値、及びエンジンのスタータモータの作動電圧値に基づいて、エンジンの再始動が可能であるか否かを判定する判定部５１とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップ中の蓄電素子の端子間の第１電圧値を取得する電圧値取得部と、
前記アイドリングストップ中に前記蓄電素子に流れる電流値を取得する電流値取得部と、
前記第１電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、前記アイドリングストップ中の前記蓄電素子の内部抵抗値を算出する算出部と、
前記内部抵抗値、及び前記エンジンの始動用モータの作動電圧値に基づいて、前記エンジンの再始動が可能であるか否かを判定する判定部と
を備える、再始動判定装置。
【請求項２】
前記無負荷電圧値、前記内部抵抗値、前記電流値、及びクランキング電流値に基づいて、前記アイドリングストップを中止し、前記エンジンを再始動するときの前記蓄電素子の第２電圧値を推定する推定部を備え、
前記判定部は、前記第２電圧値及び前記作動電圧値に基づいて判定する、請求項１に記載の再始動判定装置。
【請求項３】
前記算出部は、前記無負荷電圧値と前記第１電圧値との差分を前記電流値で除して前記内部抵抗値を算出する、請求項１又は２に記載の再始動判定装置。
【請求項４】
前記判定部が、前記再始動が可能でないと判定した場合に、前記アイドリングストップを中止して再始動を要求する要求部を備える、請求項１から３までのいずれか１項に記載の再始動判定装置。
【請求項５】
前記アイドリングストップ中の前記蓄電素子の各温度及び各ＳＯＣについて、前記無負荷電圧値を表すマップを記憶する記憶部を備え、
前記算出部は、前記マップを参照して前記無負荷電圧値を取得する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の再始動判定装置。
【請求項６】
エンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップ中の蓄電素子の端子間の電圧値を取得する電圧値取得部と、
前記アイドリングストップ中に前記蓄電素子に流れる電流値を取得する電流値取得部と、
前記電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、前記アイドリングストップ中の前記蓄電素子の内部抵抗値を算出する算出部と、
前記内部抵抗値に基づいて、前記蓄電素子の内部ショートの有無を判定する判定部と
を備える、内部ショート判定装置。
【請求項７】
エンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップ中に、蓄電素子の端子間の電圧値、及び前記蓄電素子に流れる電流値を取得し、
前記電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、前記アイドリングストップ中の前記蓄電素子の内部抵抗値を算出し、
前記内部抵抗値、及び前記エンジンの始動用モータの作動電圧値に基づいて、前記エンジンの再始動が可能であるか否かを判定する、再始動判定方法。
【請求項８】
コンピュータに、
エンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップ中に、蓄電素子の端子間の電圧値、及び前記蓄電素子に流れる電流値を取得し、
前記電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、前記アイドリングストップ中の前記蓄電素子の内部抵抗値を算出し、
前記内部抵抗値、及び前記エンジンの始動用モータの作動電圧値に基づいて、前記エンジンの再始動が可能であるか否かを判定する
処理を実行させる、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイドリングストップ中に、エンジンの再始動が可能であるか否かを判定する再始動判定装置、アイドリングストップ中に蓄電素子に内部ショートが生じているか否かを判定する内部ショート判定装置、再始動判定方法、及びコンピュータに再始動判定処理を実行させるコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば鉛蓄電池等の二次電池（蓄電素子）は、例えば車両等の移動体に搭載され、エンジン始動時におけるスタータモータへの電力供給源、及びライト等の各種電装品への電力供給源として使用されている。【０００３】
信号待ち等の車両の停止時においては、エネルギーの消費及び騒音の抑制を目的として、エンジンを一時的に停止し、信号が変わる等、車両の停止条件が解除したときにエンジンを再始動して走行を再開するアイドリングストップという制御が行われている。【０００４】
アイドリングストップ中に電池が内部ショートした場合、少量の放電量にも関わらず、内部抵抗が上昇するため、アイドリングストップの中止後の電池の放電電圧値が低くなり、エンジンを再始動できないことがある。
従って、電池の内部状態（劣化状態）を検出する必要がある。【０００５】
特許文献１の劣化状態判定装置は、補機バッテリから電力が供給されている期間における補機バッテリの端子間電圧の検出値及び補機バッテリに流れる電流の検出値に基づいて、補機バッテリの等価直列抵抗を推定する。補機バッテリのＳＯＣと、補機バッテリの温度検出値とに基づいて、等価直列抵抗を補正する。補正された等価直列抵抗に基づいて、補機バッテリの劣化状態を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１１４５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の劣化状態判定装置においては、走行中に電池の内部状態を検出する。使用されている電池はハイブリッド車用の電池であり、ＳＯＣ５０％前後で使用され、充電時及び放電時のいずれの場合でも内部状態を検出できる。
鉛蓄電池の場合、高ＳＯＣ側で使用され、充電時の内部抵抗値と放電時の内部抵抗値とがリニアな関係になく、特許文献１の内部状態の判定方法を適用してショートを検出し、精度良くエンジンの再始動の可否を判定することはできない。【０００８】
本発明は、アイドリングストップ中に再始動が可能であるか否かを判定でき、放電不能により再始動の失敗を防止できる再始動判定装置、アイドリングストップ中の内部ショートの有無を判定できる内部ショート判定装置、再始動判定方法、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る再始動判定装置は、エンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップ中の蓄電素子の端子間の第１電圧値を取得する電圧値取得部と、前記アイドリングストップ中に前記蓄電素子に流れる電流値を取得する電流値取得部と、前記第１電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、前記アイドリングストップ中の前記蓄電素子の内部抵抗値を算出する算出部と、前記内部抵抗値、及び前記エンジンの始動用モータの作動電圧値に基づいて、前記エンジンの再始動が可能であるか否かを判定する判定部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、アイドリングストップ中の蓄電素子の内部抵抗値を算出するので、アイドリングストップ中に、精度良く蓄電素子の内部ショートを検出できる。内部抵抗値に対応する内部ショートの程度、及び始動用モータの作動電圧値に基づいて、アイドリングストップを中止したときにエンジンの再始動が可能であるか否かを精度良く判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る車両の電気的構成を概略的に示す説明図である。
【図２】ＢＭＵの構成を示すブロック図である。
【図３】電池の外観構成を示す斜視図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】内部ショートした電池と、正常の電池とにつき、ＳＯＣと内部抵抗値との関係を示すグラフである。
【図６】内部ショートした電池と、正常の電池とにつき、ＳＯＣと内部抵抗値との関係を示すグラフである。
【図７】検出動作のメカニズムを示す説明図である。
【図８】内部ショートが生じていない場合の電池のセルの一対の正極板及び負極板、並びにセパレータを示す断面図である。
【図９】セル下部ショートが生じた場合の電池のセルの一対の正極板及び負極板、並びにセパレータを示す断面図である。
【図１０】集電体のセパレータ貫通が生じた場合の電池のセルの一対の正極板及び負極板、並びにセパレータを示す断面図である。
【図１１】制御部の再始動判定の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本実施形態の概要］
本実施形態に係る再始動判定装置は、エンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップ中の蓄電素子の端子間の第１電圧値を取得する電圧値取得部と、前記アイドリングストップ中に前記蓄電素子に流れる電流値を取得する電流値取得部と、前記第１電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、前記アイドリングストップ中の前記蓄電素子の内部抵抗値を算出する算出部と、前記内部抵抗値、及び前記エンジンの始動用モータの作動電圧値に基づいて、前記エンジンの再始動が可能であるか否かを判定する判定部とを備える。
【００１３】
アイドリングストップ中に蓄電素子に内部ショートが生じた場合、内部抵抗値が上昇する。上記構成によれば、第１電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、アイドリングストップ中の蓄電素子の内部抵抗値を算出するので、アイドリングストップ中に、精度良く蓄電素子の内部ショートを検出できる。内部抵抗値に対応する内部ショートの程度、及び始動用モータの作動電圧値に基づいて、アイドリングストップを中止したときにエンジンの再始動が可能であるか否かを精度良く判定できる。
蓄電素子が高ＳＯＣ側で放電する場合においても、精度良く内部抵抗値を算出することができ、鉛蓄電池等の内部ショートを精度良く検出できる。
【００１４】
上述の再始動判定装置において、前記無負荷電圧値、前記内部抵抗値、前記電流値、及びクランキング電流値に基づいて、前記アイドリングストップを中止し、前記エンジンを再始動するときの前記蓄電素子の第２電圧値を推定する推定部を備え、前記判定部は、前記第２電圧値及び前記作動電圧値に基づいて判定してもよい。
【００１５】
無負荷電圧値、エンジンを再始動するときの電流値（前記電流値とクランキング電流値との合計値）、及び内部抵抗値に基づいて、エンジンを再始動するときの蓄電素子の第２電圧値を推定するので、推定の精度は高い。そして作動電圧値と第２電圧値とを比較することにより、エンジンの再始動が可能であるか否かを精度良く判定できる。
【００１６】
上述の再始動判定装置において、前記算出部は、前記無負荷電圧値と前記第１電圧値との差分を前記電流値で除して前記内部抵抗値を算出してもよい。
【００１７】
無負荷電圧値と第１電圧値との差分は内部ショートに基づく電圧値の減少量に対応し、これを前記電流値で除することで、内部ショートに基づく内部抵抗値を良好に算出できる。
【００１８】
上述の再始動判定装置において、前記判定部が、前記再始動が可能でないと判定した場合に、前記アイドリングストップを中止して再始動を要求する要求部を備えてもよい。
【００１９】
放電電圧値が減少し、作動電圧値より小さくなる前に、アイドリングストップを中止して再始動を要求するので、放電不能による再始動の失敗が良好に防止される。
【００２０】
上述の再始動判定装置において、前記アイドリングストップ中の前記蓄電素子の各温度及び各ＳＯＣについて、前記無負荷電圧値を表すマップを記憶する記憶部を備え、前記算出部は、前記マップを参照して前記無負荷電圧値を取得してもよい。
【００２１】
温度及びＳＯＣについて補償することで、無負荷電圧値がより正確になり、判定の精度がより向上する。
【００２２】
本実施形態に係る内部ショート判定装置は、エンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップ中の蓄電素子の端子間の電圧値を取得する電圧値取得部と、前記アイドリングストップ中に前記蓄電素子に流れる電流値を取得する電流値取得部と、前記電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、前記アイドリングストップ中の前記蓄電素子の内部抵抗値を算出する算出部と、前記内部抵抗値に基づいて、前記蓄電素子の内部ショートの有無を判定する判定部とを備える。
【００２３】
上述したように、アイドリングストップ中に蓄電素子に内部ショートが生じた場合、内部抵抗値が上昇するので、内部抵抗値に基づいて、蓄電素子の内部ショートの有無を判定できる。蓄電素子の内部状態（劣化）が検出できるので、再始動が可能か否かを判定でき、蓄電素子を充電したり交換したりする等の対策を講じることができる。
【００２４】
本実施形態に係る再始動判定方法は、エンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップ中に、蓄電素子の端子間の電圧値、及び前記蓄電素子に流れる電流値を取得し、前記電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、前記アイドリングストップ中の前記蓄電素子の内部抵抗値を算出し、前記内部抵抗値、及び前記エンジンの始動用モータの作動電圧値に基づいて、前記エンジンの再始動が可能であるか否かを判定する。
【００２５】
上記構成によれば、第１電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、アイドリングストップ中の蓄電素子の内部抵抗値を算出するので、アイドリングストップ中に、精度良く蓄電素子の内部ショートを検出できる。従って、内部抵抗値に対応する内部ショートの程度、及び始動用モータの作動電圧値に基づいて、アイドリングストップを中止したときにエンジンの再始動が可能であるか否かを精度良く判定できる。
【００２６】
本実施形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、エンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップ中に、蓄電素子の端子間の電圧値、及び前記蓄電素子に流れる電流値を取得し、前記電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、前記アイドリングストップ中の前記蓄電素子の内部抵抗値を算出し、前記内部抵抗値、及び前記エンジンの始動用モータの作動電圧値に基づいて、前記エンジンの再始動が可能であるか否かを判定する処理を実行させる。
【００２７】
上記構成によれば、第１電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、アイドリングストップ中の蓄電素子の内部抵抗値を算出するので、アイドリングストップ中に、精度良く蓄電素子の内部ショートを検出できる。従って、内部抵抗値に対応する内部ショートの程度、及び始動用モータの作動電圧値に基づいて、アイドリングストップを中止したときにエンジンの再始動が可能であるか否かを精度良く判定できる。
【００２８】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る車両の電気的構成を概略的に示す説明図である。
車両は、車両用制御装置１と、モータ（スタータモータ）３と、エンジン５とを備える。
車両用制御装置１は、鉛蓄電池（以下、電池という）２と、ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）４と、操作部６と、電圧センサ７と、電流センサ８と、第１温度センサ９と、第２温度センサ１０とを備える。
電池２は、複数のセルＣが直列に接続されている。
【００２９】
電圧センサ７は、電池２に並列に接続されており、電池２の全体の電圧値に応じた検出結果を出力する。電流センサ８は、電池２に直列に接続されており、電池２に流れる電流（充放電電流）値に応じた検出結果を出力する。第１温度センサ９は、モータ３の近傍に配置され、モータ３の温度に応じた検出結果を出力する。第２温度センサ１０は、電池２の近傍に配置され、電池２の温度に応じた検出結果を出力する。
【００３０】
図２は、ＢＭＵ４の構成を示すブロック図である。ＢＭＵ４は、制御部４１と、記憶部５３と、入力部５６と、インタフェース部５７とを備える。これらの各部は、バスを介して互いに通信可能に接続されている。
【００３１】
入力部５６は、電圧センサ７、電流センサ８、第１温度センサ９、及び第２温度センサ１０からの検出結果の入力を受け付ける。インタフェース部５７は、例えば、ＬＡＮインタフェース及びＵＳＢインタフェース等により構成され、有線又は無線により例えば操作部６等の他の装置との通信を行う。
【００３２】
記憶部５３は、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等により構成され、各種のプログラム及びデータを記憶する。記憶部５３には、例えば、後述する再始動判定処理を実行するための再始動判定プログラム５４が格納されている。再始動判定プログラム５４は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体（図示しない）に格納された状態で提供され、ＢＭＵ４にインストールすることにより記憶部５３に格納される。また、記憶部５３には、マップデータ５５が格納されている。マップデータ５５は、アイドリングストップ中の電池２の各温度及び各ＳＯＣについて、無負荷電圧値Ｖ0 を表すデータであり、予め実験により求められ、インタフェース部５７を介してＢＭＵ４に入力され、記憶部５３に格納されている。
【００３３】
制御部４１は、例えばＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成され、記憶部５３から読み出した再始動判定プログラム５４等のコンピュータプログラムを実行することにより、ＢＭＵ４の動作を制御する。例えば、制御部４１は、再始動判定プログラム５４を読み出して実行することにより、後述の再始動判定処理を実行する処理部として機能する。
具体的には、制御部４１は、第１温度取得部４２、第２温度取得部４３、電圧値取得部４４、電流値取得部４５、ＶRESTmin算出部４６、ＩST（ＴST）算出部４７、Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）算出部４８、ＲSS算出部４９、ＶCR算出部５０、判定部５１、及び要求部５２を含む。これら各部の機能については、後述の再始動判定処理の説明の中で説明する。
【００３４】
図３は電池２の外観構成を示す斜視図、図４は図３のIV−IV線断面図である。
図３及び図４に示すように、電池２は、ケース２０と、正極端子２８と、負極端子２９と、複数の極板群２３とを備える。
【００３５】
ケース２０は、ケース本体２０１と、蓋板２０２とを有する。ケース本体２０１は、上部が開口した直方体状の容器であり、例えば合成樹脂等により形成されている。例えば合成樹脂製の蓋板２０２は、ケース本体２０１の開口部を閉塞する。蓋板２０２の下面の周縁部分とケース本体２０１の開口部の周縁部分とは例えば熱溶着によって接合される。ケース２０内の空間は、隔壁２７によって、ケース２０の長手方向に並ぶ複数のセル室２１に区画されている。
【００３６】
ケース２０内の各セル室２１には、１つの極板群２３が収容されている。ケース２０内の各セル室２１には、希硫酸を含む電解液２２が収容されており、極板群２３の全体が電解液２２中に浸漬している。電解液２２は、蓋板２０２に設けられた注液口（図示せず）からセル室２１内に注入される。
【００３７】
極板群２３は、複数の正極板２３１と、複数の負極板２３５と、セパレータ２３９とを備える。複数の正極板２３１及び複数の負極板２３５は、交互に並ぶように配置されている。
【００３８】
正極板２３１は、集電体２３２と、集電体２３２に支持された活物質層２３４とを有する。集電体２３２は、略格子状又は網目状に配置された骨部を有する導電性部材であり、例えば鉛又は鉛合金により形成されている。集電体２３２は、上端付近に、上方に突出するタブ２３３を有する。活物質層２３４は、二酸化鉛を含んでいる。活物質層２３４は、さらに公知の添加剤を含んでもよい。
【００３９】
負極板２３５は、集電体２３６と、集電体２３６に支持された活物質層２３８とを有する。集電体２３６は、略格子状又は網目状に配置された骨部を有する導電性部材であり、例えば鉛又は鉛合金により形成されている。集電体２３６は、上端付近に、上方に突出するタブ２３７を有する。活物質層２３８は、鉛を含む。活物質層２３８は、さらに公知の添加剤を含んでもよい。
【００４０】
セパレータ２３９は、例えばガラス及び合成樹脂等の絶縁性材料により形成されている。セパレータ２３９は、互いに隣り合う正極板２３１と負極板２３５との間に介在する。セパレータ２３９は、一体の部材として構成されてもよく、正極板２３１と負極板２３５との間に各別に設けてもよい。
【００４１】
複数の正極板２３１のタブ２３３は、例えば鉛又は鉛合金により形成されたストラップ２４に接続されている。複数の正極板２３１は、ストラップ２４を介して電気的に並列に接続されている。同様に、複数の負極板２３５のタブ２３７は、例えば鉛又は鉛合金により形成されたストラップ２５に接続されている。複数の負極板２３５は、ストラップ２５を介して電気的に並列に接続されている。
【００４２】
電池２において、一のセル室２１内のストラップ２５は、例えば鉛又は鉛合金により形成された接続部材（バスバー）２６を介して、前記一のセル室２１に隣接する一方のセル室２１内のストラップ２４に接続されている。また、前記一のセル室２１内のストラップ２４は、接続部材２６を介して、前記一のセル室２１に隣接する他方のセル室２１内のストラップ２５に接続されている。即ち、電池２の複数の極板群２３は、ストラップ２４，２５及び接続部材２６を介して電気的に直列に接続されている。なお、図４に示すように、セルＣが並ぶ方向の一端に位置するセル室２１に収容されたストラップ２４は、接続部材２６ではなく、後述する正極柱２８２に接続されている。セルＣが並ぶ方向の他端に位置するセル室２１に収容されたストラップ２５は、接続部材２６ではなく、負極柱２９２に接続されている（不図示）。
【００４３】
正極端子２８は、セルＣが並ぶ方向の一端部に配置されており、負極端子２９は、前記方向の他端部付近に配置されている。
【００４４】
図４に示すように、正極端子２８は、ブッシング２８１と、正極柱２８２とを含む。ブッシング２８１は、略円筒状の導電性部材であり、例えば鉛合金により形成されている。ブッシング２８１の下側部分は、インサート成形により蓋板２０２に一体化されており、ブッシング２８１の上部は、蓋板２０２の上面から上方に突出している。正極柱２８２は、略円柱状の導電性部材であり、例えば鉛合金により形成されている。正極柱２８２は、ブッシング２８１の孔に挿入されている。正極柱２８２の上端部は、ブッシング２８１の上端部と略同じ位置に位置しており、例えば溶接によりブッシング２８１に接合されている。正極柱２８２の下端部は、ブッシング２８１の下端部より下方に突出し、さらに、蓋板２０２の下面より下方に突出しており、セルＣが並ぶ方向の一端部に位置するセル室２１に収容されたストラップ２４に接続されている。
負極端子２９は、正極端子２８と同様に、ブッシング２９１と、負極柱２９２とを含み（図３参照）、正極端子２８と同様の構成を有する。
【００４５】
電池２の放電の際には、正極端子２８のブッシング２８１及び負極端子２９のブッシング２９１に負荷（図示せず）が接続され、各極板群２３の正極板２３１での反応（二酸化鉛から硫酸鉛が生ずる反応）及び負極板２３５での反応（鉛（海綿状鉛）から硫酸鉛が生ずる反応）により生じた電力が該負荷に供給される。また、電池２の充電の際には、正極端子２８のブッシング２８１及び負極端子２９のブッシング２９１に電源（図示せず）が接続され、該電源から供給される電力によって各極板群２３の正極板２３１での反応（硫酸鉛から二酸化鉛が生ずる反応）及び負極板２３５での反応（硫酸鉛から鉛（海綿状鉛）が生ずる反応）が起こり、電池２が充電される。 
【００４６】
以下、本実施形態に係る再始動判定処理について詳述する。
ＢＭＵ４の制御部４１は、エンジン５のアイドリングを停止するアイドリングストップ中に、電池２の正極端子２８と負極端子２９との間の電圧値、及び電池２に流れる電流値を取得し、前記電圧値、前記電流値、及び無負荷電圧値に基づいて、アイドリングストップ中の電池２の内部抵抗値を算出し、該内部抵抗値、及びモータ３のエンジン５の再始動に最低限必要とされる作動電圧値に基づいて、エンジン５の再始動が可能であるか否かを判定する。
【００４７】
即ち、電圧値取得部４４は、アイドリングストップ中に、電池２の正極端子２８及び負極端子２９間の電圧値（第１電圧値）ＶBattSSを電圧センサ７から取得する。
電流値取得部４５は、アイドリングストップ中に、電流センサ８から電流値ＩELを取得する。電流値ＩELはアイドリングストップ中に作動する制御部４１等の負荷の電流値である。
第１温度取得部４２は、第１温度センサ９からモータ３の温度ＴSTを取得する。
第２温度取得部４３は、第２温度センサ１０から電池２の温度ＴBattを取得する。
ＶRESTmin算出部４６は、モータ３、回路、スタータリレー等の構成に基づいてエンジン５の再始動に必要な作動電圧値ＶRESTminを算出する。
ＩST（ＴST）算出部４７は、クランキング電流値ＩSTに対し、第１温度取得部４２から取得したモータ３の温度ＴSTに基づく温度補償を行い、ＩST（ＴST）を算出する。
【００４８】
Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）算出部４８は、記憶部５３に記憶されたマップデータ５５を参照して、無負荷電圧値Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）を求める。
下記の表１にマップデータ５５の一例を示す。
【００４９】
【表１】
2019102735.tif 000003
【００５０】
Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）算出部４８は、温度ＴBatt又はＳＯＣの数値がマップデータ５５の温度又はＳＯＣの数値の間にある場合、線形補間を行って、Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）を算出する。
【００５１】
ＲSS算出部４９は、無負荷電圧値Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）、温度ＶBattSS、電流値ＩELを用いて、下記式（１）により、内部抵抗値ＲSSを算出する。
ＲSS＝（Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）−ＶBattSS）／ＩEL…（１）
【００５２】
ＶCR算出部５０は、無負荷電圧値Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）、内部抵抗値ＲSS、クランキング電流値ＩST（ＴST）、及び電流値ＩELを用いて、下記式（２）により、アイドリングストップを中止し、モータ３を作動させるときの推定電圧値（第２電圧値）ＶCRを算出する。
ＶCR＝Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）−ＲSS×（ＩST（ＴST）＋ＩEL）…（２）
【００５３】
判定部５１は、第２電圧値ＶCRと作動電圧値ＶRESTminとを比較し、再始動が可能であるか否かを判定する。判定部５１は、ＶCR≧ＶRESTminである場合、再始動が可能であると判定する。判定部５１は、ＶCR＜ＶRESTminである場合、再始動が可能でないと判定する。
要求部５２は、判定部５１が再始動が可能でないと判定した場合、アイドリングストップを中止し、エンジン５の再始動を要求する。
【００５４】
図５は、内部ショートした電池と、正常の電池とにつき、ＳＯＣと内部抵抗値との関係を示すグラフである。横軸はＳＯＣ（％）、縦軸は内部抵抗値（ｍΩ）である。電池はＳＯＣ７０％で内部ショートした。図中、内部ショートした電池を実線で、正常の電池を破線で示す。
図５より、少量の放電量にも関わらず、内部ショートにより内部抵抗値が急激に上昇することが分かる。
【００５５】
図６は、内部ショートした電池と、正常の電池とにつき、ＳＯＣと内部抵抗値との関係を示すグラフである。横軸はＳＯＣ（％）、縦軸は内部抵抗値（ｍΩ）である。図中、内部ショートした電池を実線で、正常の電池を破線で示す。
図６において、アイドリングストップの開始前に内部抵抗値が５ｍΩであったところ、アイドリングストップ中に内部ショートにより内部抵抗値が上昇し、アイドリングストップの中止後に内部抵抗値が１５ｍΩまで上昇している。
【００５６】
図７は検出動作のメカニズムを示す説明図である。横軸は電流値（Ａ）、縦軸は電圧値（Ｖ）である。
図７のアイドリングストップ中の（１）の測定時点の取得電圧値はＶBattSS、取得電流値はＩELである。このときの内部抵抗値ＲSSは、上述の式（１）により求められる。この内部抵抗値ＲSSにおいて、電流値をＩELからＩELとＩST（ＴST）との合計値に対応させ、アイドリングストップを中止してモータ３を作動させるときの第２電圧値ＶCRを推定する。
直線（２）の場合、内部抵抗値ＲSSは、（１）の内部抵抗値ＲSSより大きく、第２電圧値ＶCRは（１）の第２電圧値ＶCRより小さく、エンジン５の再始動に最低必要な作動電圧値ＶRESTminと等しくなる。第２電圧値ＶCRが作動電圧値ＶRESTminより小さい場合、エンジン５の再始動ができなくなる。この場合、判定部５１は再始動が可能でないと判定し、要求部５２は、アイドリングストップを中止し、再始動を要求する。
これにより、アイドリングストップを続行した後、再始動を要求したときに、放電ができず、再始動が失敗することが防止される。
即ち、直線（２）により求められる第２電圧値ＶCRは、再始動の可否を判断するための下限電圧値である。
【００５７】
以下、内部ショートの種類について説明する。
（１）正極板２３１の集電体２３２の伸び、負極板２３５のタブ２３７との接触
図４に示す正極の集電体２３２が上側に伸び、負極のタブ２３７と接触するケースである。
【００５８】
（２）正極板２３１の集電体２３２の伸び、負極板２３５のストラップ２５との接触
図４に示す正極の集電体２３２が上側に伸び、負極のストラップ２５と接触するケースである。
【００５９】
（３）脱落活物質堆積
正極板２３１の活物質層２３４から活物質が脱落し、ガスにより舞い上がり、負極板２３５のタブ２３７等に堆積するケースである。
【００６０】
（４）セル下部ショート
図８は、内部ショートが生じていない場合の電池２のセルの一対の正極板２３１及び負極板２３５、並びにセパレータ２３９を示す断面図である。
集電体２３２，２３６の両面にそれぞれ、活物質層２３４，２３８が設けられている。対向する活物質層２３４，２３８間にセパレータ２３９が介在する。
図９は、セル下部ショートが生じた場合の電池２のセルの一対の正極板２３１及び負極板２３５、並びにセパレータ２３９を示す断面図である。
図９に示すように、セパレータ２３９が劣化して孔が生じ、正極板２３１の活物質層２３４が負極板２３５の活物質層２３８へ突出し、導通する。
【００６１】
（５）正極板２３１の集電体２３２のセパレータ２３９貫通
図１０は、集電体２３２のセパレータ２３９貫通が生じた場合の電池２のセルの一対の正極板２３１及び負極板２３５、並びにセパレータ２３９を示す断面図である。
集電体２３２が曲がり、セパレータ２３９を貫通する。
【００６２】
（６）負極板２３５の集電体２３６のセパレータ２３９貫通
（５）とは逆に集電体２３６が曲がり、セパレータ２３９を貫通する。
【００６３】
（７）セパレータ２３９の劣化
負極板２３５の活物質層２３８から硫酸鉛がセパレータ２３９に浸透し、セパレータ２３９の内部に硫酸鉛が蓄積され、正極板２３１の活物質層２３４に進入し、ショートが生じる。
【００６４】
（８）デンドライトショート
負極板２３５の活物質層２３８から針状結晶（デンドライト）がセパレータ２３９に浸透し、正極板２３１の活物質層２３４に進入し、ショートが生じる。
【００６５】
（９）セル間接続破損
接続部材２６の劣化により隙間が生じ、活物質層２３４と活物質層２３８とがショートする。
【００６６】
（１０）異物混入
金属片が混入して正極と負極とを電気的に接続してしまう場合や、金属が溶解後、極板に析出、または、セパレータ２３９に付着して突破る等することで、ショートする。
【００６７】
以下、再始動判定処理を制御部４１の処理として説明する。
図１１は、制御部４１の再始動判定の処理手順を示すフローチャートである。
制御部４１の判定部５１は、ＩＧ−ＯＮ（イグニッション−オン）状態であるか否かを判定する（Ｓ１）。
判定部５１はＩＧ−ＯＮ状態でないと判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、再始動判定処理を終了する。
【００６８】
判定部５１はＩＧ−ＯＮ状態であると判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、アイドリングストップ中であるか否かを判定する（Ｓ２）。
判定部５１はアイドリングストップ中でないと判定した場合（Ｓ２：ＮＯ）、処理をＳ１へ戻す。
【００６９】
判定部５１はアイドリングストップ中であると判定した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、電圧値取得部４４により第１電圧値ＶBattSSを取得し、電流値取得部４５により電流値ＩELを取得し、第２温度取得部４３により温度ＴBattを取得し、第１温度取得部４２により温度ＴSTを取得する。そして、記憶部５３に記憶された充放電履歴によりＳＯＣを算出する（Ｓ３）。
判定部５１は、Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）算出部４８により、取得した温度ＴBatt及びＳＯＣに基づき、マップデータ５５を参照して、無負荷電圧値Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）を取得する（Ｓ４）。
判定部５１は、ＩST（ＴST）算出部４７によりクランキング電流値ＩST（ＴST）を算出する（Ｓ５）。
【００７０】
判定部５１は、ＲSS算出部４９により、式（１）を用いて内部抵抗値ＲSSを算出する（Ｓ６）。
【００７１】
判定部５１は、ＶCR算出部５０により、式（２）を用いて第２電圧値ＶCRを算出する（Ｓ７）。
判定部５１は、ＶRESTmin算出部４６により、作動電圧値ＶRESTminを算出する（Ｓ８）。
【００７２】
判定部５１は、第２電圧値ＶCRが作動電圧値ＶRESTminより小さいか否かを判定する（Ｓ９）。
判定部５１は第２電圧値ＶCRが作動電圧値ＶRESTminより小さくないと判定した場合（Ｓ９：ＮＯ）、処理をＳ２へ戻す。
判定部５１は第２電圧値ＶCRが作動電圧値ＶRESTminより小さいと判定した場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、要求部５２により、アイドリングストップを中止し、エンジン５の再始動を要求する（Ｓ１０）。
【００７３】
温度ＴBattは、正極端子２８又は負極端子２９の温度を用いることにしてもよい。また、雰囲気温度から推定した液温を用いてもよい。下記式（３）により求めてもよい。
ＴBatt＝ΔＴ＋前回の電池２の温度…（３）
但し、ΔＴ＝（前回の電池２の温度−現在の雰囲気温度）／（熱抵抗）
【００７４】
温度ＴSTはエンジン５の水温を用いてもよい。
【００７５】
作動電圧値ＶRESTmin又は第２電圧値ＶCRは、再始動の電力量を考慮して、マージンを設けるのが好ましい。これにより、再始動の失敗をより一層防止することができる。
【００７６】
［変形例１］
電池２の第２電圧値ＶCRの代わりに、エンジン５の再始動時のモータ３の第２電圧値ＶCR（２）を用いる。モータ３の第２電圧値ＶCR（２）は、下記式（４）により算出される。
ＶCR（２）＝Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）−（ＲSS＋ＲWH＋ＲST＋ＲCON ）×（ＩST（ＴST）＋ＩEL）…（４）
但し、ＲWH：電線の抵抗値
ＲST：モータ３の抵抗値
ＲCON ：接触抵抗値
変形例１によれば、モータ３の第２電圧値ＶCR（２）を推定し、再始動の可否を最低のモータ３の作動電圧値ＶRESTminと比較するので、より判定精度が高くなる。
【００７７】
［変形例２］
電池２の外部のショートによるショート電流値の増加量を考慮して、電池２の第２電圧値ＶCR（３）を算出する。第２電圧値ＶCR（３）は、下記の式（５）により算出される。
ＶCR（３）＝Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）−ＲSS×（ＩST（ＴST）＋ＩEL＋ＩOSC ）…（５）
但し、ＩOSC ：外部ショートの電流値
【００７８】
［変形例３］
電池２の外部のショートによるショート電流値の増加量及び抵抗値の減少量を考慮した、モータ３の第２電圧値ＶCR（４）を用いる。第２電圧値ＶCR（４）は、下記の式（６）により算出される。
ＶCR（４）＝Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）−（ＲSS＋ＲWH＋ＲST＋ＲCON −ＲOSC ）×（ＩST（ＴST）＋ＩEL＋ＩOSC ）…（６）
但し、ＲOSC ：抵抗値の減少量
【００７９】
［変形例４］
制御部４１が、内部ショートの有無の判定処理を実行する処理部として機能する。
制御部４１は、ＲSS算出部４９により算出した内部抵抗値ＲSSに基づいて、内部ショートの有無を判定する。内部抵抗値ＲSSが閾値以上である場合、アイドリングストップ中に内部ショートが生じたと判定する。
電池２の内部状態（劣化）が検出できるので、エンジン５の再始動が可能であるか否かを判定できる。また、操作部６において内部ショートの発生を報知し、電池２を充電したり交換したりする等の対策を講じることができる。
【００８０】
［検証結果］
本実施形態の再始動判定処理を検証するために、以下の評価試験を行った。
車両はガソリンエンジン車（１．５Ｌ）を想定し、電池２として「Ｓ−９５（１２Ｖ−６０Ａｈ）を用いた。
上述の分類（１）〜（１０）の内部ショートを電池２内において生じさせた場合において、上記式（２）を用いて第２電圧値ＶCRを算出し、電圧値を測定し、誤差を求めた。その結果を下記の表２に示す。作動電圧値ＶRESTminは３．５Ｖであり、ＩST（ＴST）は２５０Ａである。
【００８１】
【表２】
2019102735.tif 000004
【００８２】
表２より、いずれの内部ショートが生じた場合においても、内部ショートの発生を検出でき、再始動が可能であるか否かを判定できることが確認された。第２電圧値ＶCRと測定電圧値との誤差の標準偏差は０．２３Ｖであり、第２電圧値ＶCRの算出の精度は良好である。
【００８３】
以上のように、本実施形態においては、アイドリングストップ中に内部抵抗値ＲSSを算出して、精度良く電池２の内部ショートを検出できる。内部抵抗値ＲSSに対応する内部ショートの程度、及びモータ３の作動電圧値ＶRESTminに基づいて、アイドリングストップを中止したときにエンジン５の再始動が可能であるか否かを精度良く判定できる。エンジン５の再始動が不可能であると判定した場合、アイドリングストップを中止してエンジン５の再始動を要求することにより、放電不良によりエンジン５の再始動が失敗することが防止される。
【００８４】
無負荷電圧値Ｖ0 （ＴBatt，ＳＯＣ）、エンジン５を再始動するときの電流値（電流値ＩELとクランキング電流値ＩST（ＴST）との合計値）、及び内部抵抗値ＲSSに基づいて、エンジン５を再始動するときの電池２の第２電圧値ＶCRを推定する場合、推定の精度は高い。そして作動電圧値ＶRESTminと第２電圧値ＶCRとを比較することにより、エンジン５の再始動が可能であるか否かを精度良く判定できる。
【００８５】
本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８６】
本発明は車載用の二次電池に適用する場合に限定されない。内部ショートを検出した後、エンジン５の再始動の可否を判定する場合にも限定されない。
前記実施形態においては、電池２が鉛蓄電池である場合につき説明しているが、これに限定されず、リチウムイオン電池等でもよい。
前記実施形態においては、ＢＭＵ４の制御部４１が本発明の再始動判定装置、内部ショート判定装置である場合につき説明しているが、これに限定されず、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）が再始動判定装置、内部ショート判定装置として機能してもよく、電池２に備えられた制御部でもよい。また、移動体の外部のサーバ等に備えられ、移動体に備えられた二次電池の内部ショートを検出し、エンジン５の再始動を遠隔で管理するものでもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１  車載用制御装置
２  電池（蓄電素子）
３  モータ
４  ＢＭＵ
４１  制御部
４４  電圧値取得部
４５  電流値取得部
４９  ＲSS算出部
５  エンジン
５０  ＶCR算出部
５１  判定部
５２  要求部
５３  記憶部
５４  再始動判定プログラム
６  操作部
７  電圧センサ
８  電流センサ
９  第１温度センサ
１０  第２温度センサ
【図１】
2019102735.tif 000005
【図２】
2019102735.tif 000006
【図３】
2019102735.tif 000007
【図４】
2019102735.tif 000008
【図５】
2019102735.tif 000009
【図６】
2019102735.tif 000010
【図７】
2019102735.tif 000011
【図８】
2019102735.tif 000012
【図９】
2019102735.tif 000013
【図１０】
2019102735.tif 000014
【図１１】
2019102735.tif 000015
【国際調査報告】
2019102735.tif 000016
2019102735.tif 000017
2019102735.tif 000018
2019102735.tif 000019