(57)【要約】  車載鉛電池の劣化判定を高精度に行うことができる電池状態判定方法を提供する。電池状態判定方法は、鉛電池の放電量と単位放電量あたりの劣化度増分とを用いて鉛電池の放電による劣化度を算出する第１の劣化度算出ステップ、または、鉛電池の過充電量と単位過充電量あたりの劣化度増分とを用いて鉛電池の過充電による劣化度を算出する第２の劣化度算出ステップ、または、第１および第２の劣化度算出ステップの両方で算出した劣化度を用いて鉛電池の劣化度を算出する第３の劣化度算出ステップを含む。
2009118910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された鉛電池の電池状態判定方法であって、前記鉛電池の放電量と単位放電量あたりの劣化度増分とを用いて前記鉛電池の放電による劣化度を算出する第１の劣化度算出ステップ、または、前記鉛電池の過充電量と単位過充電量あたりの劣化度増分とを用いて前記鉛電池の過充電による劣化度を算出する第２の劣化度算出ステップ、または、前記第１および第２の劣化度算出ステップの両方で算出した劣化度を用いて前記鉛電池の劣化度を算出する第３の劣化度算出ステップを含むことを特徴とする電池状態判定方法。
【請求項２】
前記第１の劣化度算出ステップは、車両走行時の前記鉛電池の放電量と単位放電量あたりの劣化度増分とを用いて車両走行時の前記鉛電池の放電による劣化度を求める第１のステップと、車両駐車時の前記鉛電池の放電量と単位放電量あたりの劣化度増分とを用いて車両駐車時の前記鉛電池の放電による劣化度を求める第２のステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の電池状態判定方法。
【請求項３】
前記第１のステップおよび第２のステップにおいて、前記単位放電量あたりの劣化度増分に、車両走行時の前記鉛電池の放電深度に応じた劣化度増分を用いることおよび車両駐車時の前記鉛電池の放電深度に応じた劣化度増分を用いることを特徴とする請求項２に記載の電池状態判定方法。
【請求項４】
前記第１のステップは、車両走行時の前記鉛電池の放電量ＤＩＳｒと車両走行時の放電回数ＮＵＭｄと前記鉛電池の新品時における満充電容量ＣＡＰ０とから車両走行時の放電深度ＤＯＤｒを求め、前記鉛電池の放電深度と単位放電量あたりの劣化度増分と温度との関係を予め定めたマップないし関係式に前記求めたＤＯＤｒおよび前記鉛電池の温度Ｔを代入することにより車両走行時の前記鉛電池の単位放電量あたりの劣化度増分ΔＳＯＨｒ１を求め、該求めた単位放電量あたりの劣化度増分ΔＳＯＨｒ１と前記放電量ＤＩＳｒとの積から車両走行時の前記鉛電池の劣化度増分ΔＳＯＨｒを求め、該求めた劣化度増分ΔＳＯＨｒを車両走行前の前記鉛電池の放電による劣化度ＳＯＨｒ０から減算することで車両走行時の前記鉛電池の放電による劣化度ＳＯＨｒを算出することを特徴とする請求項３に記載の電池状態判定方法。
【請求項５】
前記第１の劣化度算出ステップは、
車両走行時の前記鉛電池の放電量ＤＩＳｒと車両走行時の放電回数ＮＵＭｄと前記鉛電池の新品時における満充電容量ＣＡＰ０とから車両走行時の放電深度ＤＯＤｒを求め、前記鉛電池の放電深度と単位放電量あたりの劣化度増分と温度との関係を予め定めたマップないし関係式に前記求めたＤＯＤｒおよび前記鉛電池の温度Ｔを代入することにより車両走行時の前記鉛電池の単位放電量あたりの劣化度増分ΔＳＯＨｒ１を求め、該求めた単位放電量あたりの劣化度増分ΔＳＯＨｒ１と前記放電量ＤＩＳｒとの積から車両走行時の前記鉛電池の劣化度増分ΔＳＯＨｒを算出するステップと、
車両駐車時の前記鉛電池の放電量ＤＩＳｐと前記鉛電池の新品時における満充電容量ＣＡＰ０から車両駐車時の放電深度ＤＯＤｐを求め、前記鉛電池の放電深度と単位放電量あたりの劣化度増分と温度との関係を予め定めたマップないし関係式に前記求めたＤＯＤｐおよび前記鉛電池の温度Ｔを代入することにより車両駐車時の前記鉛電池の単位放電量あたりの劣化度増分ΔＳＯＨｐ１を求め、該求めた単位放電量あたりの劣化度増分ΔＳＯＨｐ１と前記放電量ＤＩＳｐとの積から車両駐車時の前記鉛電池の劣化度増分ΔＳＯＨｐを算出するステップと、
を含み、前記算出した劣化度増分ΔＳＯＨｒと劣化度増分ΔＳＯＨｐとの和を直近で求めた前記鉛電池の放電による劣化度ＳＯＨｄ０から減算することで前記鉛電池の放電による劣化度ＳＯＨｄを算出することを特徴とする請求項３に記載の電池状態判定方法。
【請求項６】
前記第１の劣化度算出ステップにおいて、車両駐車時における前記鉛電池の電圧ＯＣＶと、エンジン始動時の前記鉛電池の直流抵抗ＤＣＲとを予め記憶しておき、前記記憶された前記鉛電池の電圧ＯＣＶの数が所定個数に達したときまたは達した後に、前記記憶された鉛電池の電圧ＯＣＶの平均値ＯＣＶａと、前記直流抵抗ＤＣＲの変化量ΔＤＣＲを前記電圧ＯＣＶの変化量ΔＯＣＶで除したΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとを求め、平均値ＯＣＶａとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとの関係を予め定めたマップないし関係式に前記求めた平均値ＯＣＶａとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとを代入することにより前記閾値ＳＯＨｘと比較するとともに、前記算出した前記鉛電池の放電による劣化度ＳＯＨｄと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとを比較するステップをさらに含み、前記比較結果により前記鉛電池の劣化の程度を判定することを特徴とする請求項５に記載の電池状態判定方法。
【請求項７】
前記電圧ＯＣＶは、車両駐車時の前記鉛電池から前記車両側に流れる暗電流分を排除するように補正されるとともに所定温度に変換された開回路電圧であることを特徴とする請求項６に記載の電池状態判定方法。
【請求項８】
前記第１の劣化度算出ステップにおいて、車両駐車時における前記鉛電池の電圧ＯＣＶと、エンジン始動時の前記鉛電池の直流抵抗ＤＣＲとを予め記憶しておき、前記記憶された前記鉛電池の電圧ＯＣＶの数が所定個数に達したときまたは達した後に、電圧ＯＣＶと直流抵抗ＤＣＲと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとの関係を予め定めたマップないし関係式に前記記憶しておいた電圧ＯＣＶと直流抵抗ＤＣＲとの組を代入することにより前記閾値ＳＯＨｘと比較するとともに、前記算出した前記鉛電池の放電による劣化度ＳＯＨｄと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとを比較するステップをさらに含み、前記比較結果により前記鉛電池の劣化の程度を判定することを特徴とする請求項５に記載の電池状態判定方法。
【請求項９】
前記電圧ＯＣＶは、車両駐車時の前記鉛電池から前記車両側に流れる暗電流分を排除するように補正されるとともに所定温度に変換された開回路電圧であることを特徴とする請求項８に記載の電池状態判定方法。
【請求項１０】
前記第１の劣化度算出ステップにおいて、
車両駐車時における前記鉛電池の電圧ＯＣＶと、エンジン始動時の前記鉛電池の直流抵抗ＤＣＲとを予め記憶しておき、前記記憶された鉛電池の電圧ＯＣＶの数が所定個数に達したときまたは達した後に、前記記憶された鉛電池の電圧ＯＣＶの平均値ＯＣＶａと、前記直流抵抗ＤＣＲの変化量ΔＤＣＲを前記電圧ＯＣＶの変化量ΔＯＣＶで除したΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとを求め、平均値ＯＣＶａとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとの関係を予め定めたマップないし関係式に前記求めた平均値ＯＣＶａとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとを代入することにより前記閾値ＳＯＨｘと比較する第１の比較ステップと、
車両駐車時における前記鉛電池の電圧ＯＣＶと、エンジン始動時の前記鉛電池の直流抵抗ＤＣＲとを予め記憶しておき、前記記憶された前記鉛電池の電圧ＯＣＶの数が所定個数に達したときまたは達した後に、電圧ＯＣＶと直流抵抗ＤＣＲと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとの関係を予め定めたマップないし関係式に前記記憶したおいた電圧ＯＣＶと直流抵抗ＤＣＲとの組を代入することにより前記閾値ＳＯＨｘと比較する第２の比較ステップと、
前記算出した前記鉛電池の放電による劣化度ＳＯＨｄと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとを比較する第３の比較ステップと、
をさらに含み、
前記第１ないし第３の比較ステップのいずれか１つが前記閾値ＳＯＨｘを越えると判断したときに、前記鉛電池が劣化したと判定することを特徴とする請求項５に記載の電池状態判定方法。
【請求項１１】
前記電圧ＯＣＶは、車両駐車時の前記鉛電池から前記車両側に流れる暗電流分を排除するように補正されるとともに所定温度に変換された開回路電圧であることを特徴とする請求項１０に記載の電池状態判定方法。
【請求項１２】
前記第２の劣化度算出ステップは、車両走行前の前記鉛電池の劣化度に応じた劣化度増分を用いることを特徴とする請求項１に記載の電池状態判定方法。
【請求項１３】
前記第２の劣化度算出ステップは、車両走行前の前記鉛電池の過充電による劣化度と単位過充電量あたりの劣化度増分と温度との関係を予め定めたマップないし関係式に車両走行前の前記鉛電池の過充電による劣化度ＳＯＨｃと車両走行時の前記鉛電池の温度Ｔとを代入することにより、車両走行時の前記鉛電池の単位過充電量あたりの劣化度増分ΔＳＯＨｃ１を求め、該求めた劣化度増分ΔＳＯＨｃ１と車両走行時の過充電積算量Ｑとの積から車両走行時の過充電による劣化度増分ΔＳＯＨｃを求め、該求めた劣化度増分ΔＳＯＨｃを直近で求めた前記鉛電池の過充電による劣化度ＳＯＨｃから減算することで前記鉛電池の過充電による劣化度ＳＯＨｃを算出するステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の電池状態判定方法。
【請求項１４】
前記第２の劣化度算出ステップにおいて、車両駐車時における前記鉛電池の電圧ＯＣＶと、エンジン始動時の前記鉛電池の直流抵抗ＤＣＲとを予め記憶しておき、前記記憶された前記鉛電池の電圧ＯＣＶの数が所定個数に達したときまたは達した後に、前記記憶された鉛電池の電圧ＯＣＶの平均値ＯＣＶａと、前記直流抵抗ＤＣＲの変化量ΔＤＣＲを前記電圧ＯＣＶの変化量ΔＯＣＶで除したΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとを求め、平均値ＯＣＶａとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとの関係を予め定めたマップないし関係式に前記求めた平均値ＯＣＶａとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとを代入することにより前記閾値ＳＯＨｘと比較するとともに、前記算出した前記鉛電池の過充電による劣化度ＳＯＨｃと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとを比較するステップをさらに含み、前記比較結果により前記鉛電池の劣化の程度を判定することを特徴とする請求項１３に記載の電池状態判定方法。
【請求項１５】
前記電圧ＯＣＶは、車両駐車時の前記鉛電池から前記車両側に流れる暗電流分を排除するように補正されるとともに所定温度に変換された開回路電圧であることを特徴とする請求項１４に記載の電池状態判定方法。
【請求項１６】
前記第２の劣化度算出ステップにおいて、車両駐車時における前記鉛電池の電圧ＯＣＶと、エンジン始動時の前記鉛電池の直流抵抗ＤＣＲとを予め記憶しておき、前記記憶された前記鉛電池の電圧ＯＣＶの数が所定個数に達したときまたは達した後に、電圧ＯＣＶと直流抵抗ＤＣＲと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとの関係を予め定めたマップないし関係式に前記記憶しておいた電圧ＯＣＶと直流抵抗ＤＣＲとの組を代入することにより前記閾値ＳＯＨｘと比較するとともに、前記算出した前記鉛電池の過充電による劣化度ＳＯＨｃと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとを比較するステップをさらに含み、前記比較結果により前記鉛電池の劣化の程度を判定することを特徴とする請求項１３に記載の電池状態判定方法。
【請求項１７】
前記電圧ＯＣＶは、車両駐車時の前記鉛電池から前記車両側に流れる暗電流分を排除するように補正されるとともに所定温度に変換された開回路電圧であることを特徴とする請求項１６に記載の電池状態判定方法。
【請求項１８】
前記第２の劣化度算出ステップにおいて、
車両駐車時における前記鉛電池の電圧ＯＣＶと、エンジン始動時の前記鉛電池の直流抵抗ＤＣＲとを予め記憶しておき、前記記憶された鉛電池の電圧ＯＣＶの数が所定個数に達したときまたは達した後に、前記記憶された鉛電池の電圧ＯＣＶの平均値ＯＣＶａと、前記直流抵抗ＤＣＲの変化量ΔＤＣＲを前記電圧ＯＣＶの変化量ΔＯＣＶで除したΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとを求め、平均値ＯＣＶａとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとの関係を予め定めたマップないし関係式に前記求めた平均値ＯＣＶａとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとを代入することにより前記閾値ＳＯＨｘと比較する第１の比較ステップと、
車両駐車時における前記鉛電池の電圧ＯＣＶと、エンジン始動時の前記鉛電池の直流抵抗ＤＣＲとを予め記憶しておき、前記記憶された前記鉛電池の電圧ＯＣＶの数が所定個数に達したときまたは達した後に、電圧ＯＣＶと直流抵抗ＤＣＲと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとの関係を予め定めたマップないし関係式に前記記憶したおいた電圧ＯＣＶと直流抵抗ＤＣＲとの組を代入することにより前記閾値ＳＯＨｘと比較する第２の比較ステップと、
前記算出した前記鉛電池の過充電による劣化度ＳＯＨｃと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとを比較する第３の比較ステップと、
をさらに含み、
前記第１ないし第３の比較ステップのいずれか１つが前記閾値ＳＯＨｘを越えると判断したときに、前記鉛電池が劣化したと判定することを特徴とする請求項１３に記載の電池状態判定方法。
【請求項１９】
前記電圧ＯＣＶは、車両駐車時の前記鉛電池から前記車両側に流れる暗電流分を排除するように補正されるとともに所定温度に変換された開回路電圧であることを特徴とする請求項１８に記載の電池状態判定方法。
【請求項２０】
前記第３の劣化度算出ステップにおいて、前記第１および第２の劣化度算出ステップで算出した劣化度の両者を比較して値が小さい方の値をもって、前記鉛電池の劣化度とすることを特徴とする請求項１に記載の電池状態判定方法。
【請求項２１】
前記第３の劣化度算出ステップにおいて、車両駐車時における前記鉛電池の電圧ＯＣＶと、エンジン始動時の前記鉛電池の直流抵抗ＤＣＲとを予め記憶しておき、前記記憶された前記鉛電池の電圧ＯＣＶの数が所定個数に達したときまたは達した後に、前記記憶された鉛電池の電圧ＯＣＶの平均値ＯＣＶａと、前記直流抵抗ＤＣＲの変化量ΔＤＣＲを前記電圧ＯＣＶの変化量ΔＯＣＶで除したΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとを求め、平均値ＯＣＶａとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとの関係を予め定めたマップないし関係式に前記求めた平均値ＯＣＶａとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとを代入することにより前記閾値ＳＯＨｘと比較するとともに、前記小さい方の値を持って前記鉛電池の劣化度とした該劣化度と前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとを比較するステップをさらに含み、前記比較結果により前記鉛電池の劣化の程度を判定することを特徴とする請求項２０に記載の電池状態判定方法。
【請求項２２】
前記電圧ＯＣＶは、車両駐車時の前記鉛電池から前記車両側に流れる暗電流分を排除するように補正されるとともに所定温度に変換された開回路電圧であることを特徴とする請求項２１に記載の電池状態判定方法。
【請求項２３】
前記第３の劣化度算出ステップにおいて、車両駐車時における前記鉛電池の電圧ＯＣＶと、エンジン始動時の前記鉛電池の直流抵抗ＤＣＲとを予め記憶しておき、前記記憶された前記鉛電池の電圧ＯＣＶの数が所定個数に達したときまたは達した後に、電圧ＯＣＶと直流抵抗ＤＣＲと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとの関係を予め定めたマップないし関係式に前記記憶しておいた電圧ＯＣＶと直流抵抗ＤＣＲとの組を代入することにより前記閾値ＳＯＨｘと比較するとともに、前記小さい方の値を持って前記鉛電池の劣化度とした該劣化度と前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとを比較するステップをさらに含み、前記比較結果により前記鉛電池の劣化の程度を判定することを特徴とする請求項２０に記載の電池状態判定方法。
【請求項２４】
前記電圧ＯＣＶは、車両駐車時の前記鉛電池から前記車両側に流れる暗電流分を排除するように補正されるとともに所定温度に変換された開回路電圧であることを特徴とする請求項２３に記載の電池状態判定方法。
【請求項２５】
前記第３の劣化度算出ステップにおいて、
車両駐車時における前記鉛電池の電圧ＯＣＶと、エンジン始動時の前記鉛電池の直流抵抗ＤＣＲとを予め記憶しておき、前記記憶された鉛電池の電圧ＯＣＶの数が所定個数に達したときまたは達した後に、前記記憶された鉛電池の電圧ＯＣＶの平均値ＯＣＶａと、前記直流抵抗ＤＣＲの変化量ΔＤＣＲを前記電圧ＯＣＶの変化量ΔＯＣＶで除したΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとを求め、平均値ＯＣＶａとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとの関係を予め定めたマップないし関係式に前記求めた平均値ＯＣＶａとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとを代入することにより前記閾値ＳＯＨｘと比較する第１の比較ステップと、
車両駐車時における前記鉛電池の電圧ＯＣＶと、エンジン始動時の前記鉛電池の直流抵抗ＤＣＲとを予め記憶しておき、前記記憶された前記鉛電池の電圧ＯＣＶの数が所定個数に達したときまたは達した後に、電圧ＯＣＶと直流抵抗ＤＣＲと前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとの関係を予め定めたマップないし関係式に前記記憶したおいた電圧ＯＣＶと直流抵抗ＤＣＲとの組を代入することにより前記閾値ＳＯＨｘと比較する第２の比較ステップと、
前記小さい方の値を持って前記鉛電池の劣化度とした該劣化度と前記鉛電池の劣化度の閾値ＳＯＨｘとを比較する第３の比較ステップと、
をさらに含み、
前記第１ないし第３の比較ステップのいずれか１つが前記閾値ＳＯＨｘを越えると判断したときに、前記鉛電池が劣化したと判定することを特徴とする請求項２０に記載の電池状態判定方法。
【請求項２６】
前記電圧ＯＣＶは、車両駐車時の前記鉛電池から前記車両側に流れる暗電流分を排除するように補正されるとともに所定温度に変換された開回路電圧であることを特徴とする請求項２５に記載の電池状態判定方法。
【請求項２７】
請求項１に記載の電池状態判定方法により鉛電池の電池状態を判定する電池状態判定装置を備えた自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池状態判定方法および自動車に係り、特に、車両に搭載された鉛電池の電池状態判定方法および該電池状態判定方法により鉛電池の電池状態を判定する電池状態判定装置を備えた自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、環境問題等への取り組みから、大型バスやトラックを中心に、アイドリングストップ・スタート（ＩＳＳ）機能を備えた車両が一般化されつつある。ＩＳＳ機能を有する車両（ＩＳＳ車）は、車両停車時にエンジンを止め、アイドリングストップ時の燃料の消費、排気ガスの排出を抑えることができる。【０００３】
エンジン停止時はオルタネータによる発電ができないため、鉛電池のみで車載電装品への電力を供給する。このため、ＩＳＳ車に搭載された鉛電池は、ＩＳＳ機能を有していない車両に搭載された鉛電池に比べ残存容量が低くなることが予想される。また、鉛電池は車両に搭載されてから劣化が始まり、満充電容量は徐々に低下していく。劣化の進んだ鉛電池はさらに走行時の残存容量が少なくなることが予想されるため、新品状態の鉛電池に比べ、エンジンの再始動ができないおそれが高くなる。従って、鉛電池の劣化度を算出して、エンジン始動に必要な電気容量を鉛電池が保持するかを判定し、保持しない場合は交換を促す旨の信号を車両側のコンピュータもしくはユーザ側に伝えることが望ましい。【０００４】
車載鉛電池の劣化判定技術として、日本国特開２００６−１０６０１号公報には、鉛電池に流れる充電電流と放電電流とを別々に積算し、充放電収支から劣化度ないし健康状態（ＳＯＨ）を算出する技術が開示されている。なお、本発明に関連する技術としては、鉛電池の開回路電圧（ＯＣＶ）を計測することにより求める技術（例えば、日本国特開平４−２６４３７１号公報参照）、鉛電池の内部抵抗を測定することにより求める技術（例えば、日本国特開２００２−３３４７２５号公報参照）、鉛電池の開回路電圧および内部抵抗を、複数の劣化度に応じてＯＣＶと内部抵抗との関係が予め定義されたマップに当てはめて鉛電池の劣化度を推定する技術（例えば、日本国特開２００６−１５８９６号公報参照）が知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、日本国特開２００６−１０６０１号公報の技術では、精度よく劣化度ＳＯＨを推定することができない。それは、鉛電池の劣化が放電深度ＤＯＤおよび周囲温度の影響を受けるためと考えられる。【０００６】
本発明は上記事案に鑑み、鉛電池の劣化判定を高精度に行うことができる電池状態判定方法および該電池状態判定方法により鉛電池の電池状態を判定する電池状態判定装置を備えた自動車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、本発明の第１の態様は、車両に搭載された鉛電池の電池状態判定方法であって、前記鉛電池の放電量と単位放電量あたりの劣化度増分とを用いて前記鉛電池の放電による劣化度を算出する第１の劣化度算出ステップ、または、前記鉛電池の過充電量と単位過充電量あたりの劣化度増分とを用いて前記鉛電池の過充電による劣化度を算出する第２の劣化度算出ステップ、または、前記第１および第２の劣化度算出ステップの両方で算出した劣化度を用いて前記鉛電池の劣化度を算出する第３の劣化度算出ステップを含むことを特徴とする。【０００８】
第１の態様では、第１の劣化度算出ステップが、車両走行時の鉛電池の放電量と単位放電量あたりの劣化度増分とを用いて車両走行時の鉛電池の放電による劣化度を求める第１のステップと、車両駐車時の鉛電池の放電量と単位放電量あたりの劣化度増分とを用いて車両駐車時の鉛電池の放電による劣化度を求める第２のステップとを含むことが望ましい。【０００９】
第１の態様で算出された劣化度により鉛電池の劣化判定するようにしてもよく、この劣化判定に加え、他の劣化判定、例えば、電圧ＯＣＶと、鉛電池の直流内部抵抗の変化量を電圧ＯＣＶの変化量で除したΔＤＣＲ／ΔＯＣＶを用いた劣化判定や、電圧ＯＣＶと鉛電池の直流抵抗ＤＣＲを用いた劣化判定とを併用するようにしてもよい。このとき、電圧ＯＣＶは、車両駐車時の鉛電池から車両側に流れる暗電流分を排除するように補正されるとともに所定温度に変換された開回路電圧であることが好ましい。【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、第１の態様の電池状態判定方法により鉛電池の電池状態を判定する電池状態判定装置を備えた自動車である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、使用形態および環境が大きく異なる車載鉛電池の劣化度を精度よく算出することができ、第２の態様によれば、劣化による鉛電池の電気容量不足による車両始動トラブルを防止することができる、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】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る自動車の実施の形態について説明する。【００１３】
（構成）
図１に示すように、本実施形態の自動車１００はガソリンエンジン車であり、自動車１００は、例えば、エンジンルームに、液式鉛電池８と、鉛電池８の例えば上部に配置され鉛電池８の電池状態を判定する電池状態判定システム１とを備えている。なお、本実施形態では、鉛電池８と電池状態システム１とは一体化されている。【００１４】
図２に示すように、電池状態判定システム１は、差動増幅回路等を有し鉛電池８の電圧を検出する電圧検出回路２、サーミスタ等の温度センサ９と協働して鉛電池８の温度を検出する温度検出回路３、ホール素子等の電流センサ１０と協働して鉛電池８に流れる電流を検出する電流検出回路４、マイクロコンピュータ（以下、ＭＣＵと略称する。）を有する演算装置５およびＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを有する記憶装置６で構成された電池状態判定装置７を備えている。なお、本実施形態の電池状態判定装置７は鉛電池８を電源として作動する。【００１５】
鉛電池８は、電池容器となる略角型の電槽を有しており、電槽内には合計６組の極板群が収容されている。電槽の材質には、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）等の高分子樹脂を用いることができる。各極板群は複数枚の負極板および正極板がセパレータを介して積層されており、セル電圧は２．０Ｖである。このため、鉛電池８の公称電圧は１２Ｖとされている。電槽の上部は、電槽の上部開口を密閉するＰＥ等の高分子樹脂製の上蓋に接着ないし溶着されている。上蓋には、鉛電池８を電源として外部へ電力を供給するためのロッド状正極端子および負極端子が立設されている。なお、上述した温度センサは電槽の側面部または底面部に固定されている。【００１６】
鉛電池８の正極端子は、図示を省略したイグニッションスイッチ（以下、ＩＧＮと略称する。）の中央端子に接続されている。ＩＧＮ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、中央端子とこれらＯＦＦ、ＯＮ／ＡＣＣおよびＳＴＡＲＴ端子のいずれかとは、ロータリー式に切り替え接続が可能である。【００１７】
ＳＴＡＲＴ端子はエンジン始動用セルモータ（スタータ）に接続されている。セルモータは、不図示のクラッチ機構を介してエンジンの回転軸に回転駆動力の伝達が可能である。また、ＯＮ／ＡＣＣ端子は、エアコン、ラジオ、ランプ等の補機および一方向への電流の流れを許容する整流素子を含むレギュレータを介してエンジンの回転により発電するオルタネータの一端に接続されている。すなわち、レギュレータのアノード側はオルタネータの一端に、カソード側はＯＮ／ＡＣＣ端子に接続されている。エンジンの回転軸は、不図示のクラッチ機構を介してオルタネータに動力の伝達が可能である。このため、エンジンが回転状態にあるときは、不図示のクラッチ機構を介してオルタネータが作動しオルタネータからの電力が補機や鉛電池８に供給（充電）される。なお、ＯＦＦ端子はいずれにも接続されていない。【００１８】
電圧検出回路２の出力側は演算装置５内のＡ／Ｄコンバータに接続されている。また、温度検出回路３および電流検出回路４の出力側も、演算装置５内のＡ／Ｄコンバータにそれぞれ接続されている。このため、演算装置５のＭＣＵは、鉛電池８の電圧、温度および鉛電池８に流れる電流をデジタル値で取り込むことができる。【００１９】
演算装置５のＭＣＵは、中央演算処理装置として機能するＣＰＵ、演算装置５の基本制御プログラムや後述するマップ、数式等のプログラムデータが格納されたＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして働くとともにデータを一時的に記憶するＲＡＭ等を含んで構成されている。鉛電池８の負極端子、上述したオルタネータ、セルモータおよび補機の他端、並びに、電池状態判定装置７は、それぞれグランド（自動車１００のシャーシと同電位）に接続されている。なお、電池状態判定装置７は、Ｉ／Ｏを介して上位の車両制御システムと通信可能である。【００２０】
（基本原理）
１．充放電量を用いた劣化判定
ここで、本実施形態の自動車１００に搭載された鉛電池８の劣化判定の基本原理について、走行時の放電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｒ、駐車時の放電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｐ、過充電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｃ、鉛電池８の劣化度の算出および劣化判定の順に説明する。【００２１】
１−１．走行時の放電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｒの算出
まず、エンジン停止時、つまり、走行終了時に１走行時の放電深度ＤＯＤｒを次式（１）により求める：ＤＯＤｒ＝（ＤＩＳｒ÷ＮＵＭｄ÷ＣＡＰ０）×１００（％）・・・（１）。式（１）において、ＤＩＳｒは１走行時の鉛電池８の放電量、ＮＵＭｄは１走行時の鉛電池８の放電回数、ＣＡＰ０は鉛電池８の新品時の満充電容量である。なお、１走行時の放電量ＤＩＳｒおよび１走行時の放電回数ＮＵＭｄは、電流センサ１０および電流検出回路４を介して検知する。【００２２】
鉛電池８の放電深度ＤＯＤ（％）と、単位放電量（本実施形態では放電１Ａｈ）あたりの鉛電池８の劣化度ΔＳＯＨｄ１と、鉛電池８の温度Ｔとの関係は、図３に示す特性線図で表すことができる。図３の特性線図は、鉛電池８の温度を３水準（７０°Ｃ、４０°Ｃ、２５°Ｃ）に振り分け、充放電試験機による走行模擬試験を行い、試験時の放電量と放電による劣化度の推移から作成したものである。【００２３】
図３に示した特性線図と、１走行時の鉛電池８の放電深度ＤＯＤｒと、１走行時の鉛電池８の平均温度Ｔｒから、１走行時の放電１Ａｈあたりの鉛電池８の劣化度ΔＳＯＨｒ１を求める。例として、１走行時の放電深度ＤＯＤｒがＸ１％、１走行時の平均温度Ｔｒが５０°Ｃの場合について、１走行時の放電１Ａｈあたりの鉛電池８の劣化度ΔＳＯＨｒ１の算出法を示す。まず、７０°Ｃと４０°Ｃのプロットラインから比例（按分）計算で、５０°Ｃにおける放電深度ＤＯＤと放電１Ａｈあたりの劣化度ΔＳＯＨｄ１の対応関係（図３の破線参照）を求める。求めた５０°Ｃにおける放電深度ＤＯＤと放電１Ａｈあたりの劣化度ΔＳＯＨｄ１の対応関係から、１走行時の放電深度ＤＯＤｒ＝Ｘ１における１走行時の放電１Ａｈあたりの劣化度ΔＳＯＨｒ１＝Ｙ１を求める。【００２４】
次に、１走行時の放電による鉛電池８の劣化度増分ΔＳＯＨｒを次式（２）により求める：ΔＳＯＨｒ＝ΔＳＯＨｒ１×ＤＩＳｒ（％）・・・（２）。なお、放電電流が流れるたびに放電深度ＤＯＤｒを求め、その都度、劣化度増分ΔＳＯＨｒを求めるようにしてもよい。【００２５】
次いで、走行時の放電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｒを次式（３）により算出する：ＳＯＨｒ＝ＳＯＨｒ０−ΔＳＯＨｒ（％）・・・（３）。式（３）において、ＳＯＨｒ０は、走行前の放電による鉛電池８の劣化度で、初期値は１００である。なお、暗電流が１〜３ｍＡ程度と小さくＩＳＳ車のように過充電量が小さい場合は、走行時の放電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｒを鉛電池８のＳＯＨとしてもよい。【００２６】
１−２．駐車時の放電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｐの算出
上記走行時の放電による劣化に加え、駐車時の暗電流による鉛電池８の劣化も考慮した、放電による劣化度ＳＯＨｐを求める。まず、１駐車時の暗電流放電量ＤＩＳｐを求める。暗電流とは、駐車時に鉛電池８から自動車１００（上述した構成に即して説明すれば、セルモータおよび補機）に流れる負荷電流をいう。駐車中においても鉛電池８は微小ではあるが放電している。１駐車時の暗電流放電量ＤＩＳｐは電流センサ１０および電流検出回路４で計測した暗電流を積算することにより得ることができる。暗電流の値が既知であれば、次式（４）で１駐車時の暗電流放電量ＤＩＳｐを求めるようにしてもよい：ＤＩＳｐ＝Ｉｓｈ×ｔｐ（Ａｈ）・・・（４）。なお、式（４）において、Ｉｓｈは自動車１００の暗電流値、ｔｐは駐車時間である。【００２７】
次に、１駐車時の暗電流放電量ＤＩＳｐから、１駐車時の放電深度ＤＯＤｐを次式（５）により求める：ＤＯＤｐ＝（ＤＩＳｐ÷ＣＡＰ０）×１００（％）・・・（５）。上述した１走行時の放電１Ａｈあたりの劣化度ΔＳＯＨｒ１の算出の場合と同様に、図３に示す特性線図と１駐車時の放電深度ＤＯＤｐと１駐車時の鉛電池８の平均温度Ｔｐから、１駐車時の放電１Ａｈあたりの劣化度ΔＳＯＨｐ１を求める。【００２８】
次いで、１駐車時の鉛電池８の劣化度増分ΔＳＯＨｐを次式（６）により求める：ΔＳＯＨｐ＝ΔＳＯＨｐ１×ＤＩＳｐ（％）。さらに、放電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｄを次式（７）により算出する：ＳＯＨｄ＝ＳＯＨｄ０−（ΔＳＯＨｒ＋ΔＳＯＨｐ）（％）・・・（７）。なお、ＳＯＨｄ０は、前回求めた（直近の）放電による劣化度で、初期値は１００である。【００２９】
１−３．過充電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｃの算出
まず、１走行時の単位過充電量（本実施形態では過充電１Ａｈ）あたりの鉛電池８の劣化度ΔＳＯＨｃ１を求める。鉛電池８の過充電による劣化度ＳＯＨｃ（％）と、過充電１Ａｈあたりの鉛電池８の劣化度ΔＳＯＨｃ１と、鉛電池８の温度Ｔとの関係は、図４に示す特性線図で表すことができる。図４の特性線図は、鉛電池８の温度を３水準（７５°Ｃ、４０°Ｃ、２５°Ｃ）に振り分け、充放電試験機による定電圧および定電流の過充電試験を行い、試験時の過充電量と過充電による劣化度の推移から作成したものである。【００３０】
図４に示した特性線図と、走行前の過充電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｃと、１走行時の鉛電池８の平均温度Ｔｒから、１走行時の過充電１Ａｈあたりの鉛電池８の劣化度ΔＳＯＨｃ１を求める。例として、走行前の過充電による劣化度ＳＯＨｃがＸ２％、鉛電池８の１走行時の平均温度Ｔｒが５０°Ｃの場合について、１走行時の過充電１Ａｈあたりの鉛電池８の劣化度ΔＳＯＨｃ１の算出法を示す。まず、４０°Ｃと７５°Ｃのプロットラインから比例計算で５０°Ｃにおける走行前の過充電による劣化度ＳＯＨｃと過充電１Ａｈあたりの劣化度ΔＳＯＨｃ１の対応関係（図４の破線参照）を求める。求めた５０°Ｃにおけると走行前の過充電による劣化度ＳＯＨｃと過充電１Ａｈあたりの劣化度ΔＳＯＨｃ１の対応関係から、走行前の過充電による劣化度ＳＯＨｃ＝Ｘ２における１Ａｈあたりの劣化度ΔＳＯＨｃ１＝Ｙ２を求める。【００３１】
次に、１走行あたりの過充電量Ｑを次式（８）により求める：Ｑ＝ＣＨＡｒ−（ＤＩＳｒ＋ＤＩＳｐ）（Ａｈ）・・・（８）。なお、式（８）において、ＣＨＡｒは１走行あたりの充電積算量である。また、求めた１走行あたりの過充電量Ｑと過充電１Ａｈあたりの劣化度ΔＳＯＨｃ１から、１走行あたりの鉛電池８の劣化度増分ΔＳＯＨｃを次式（９）により求める：ΔＳＯＨｃ＝Ｑ×ΔＳＯＨｃ１（％）・・・（９）。【００３２】
次いで、過充電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｃを次式（１０）により算出する：ＳＯＨｃ＝ＳＯＨｃ０−ΔＳＯＨｃ（％）・・・（１０）。なお、式（１０）において、劣化度ＳＯＨｃ０は、前回求めた（直近の）過充電による劣化度で、初期値は１００である。【００３３】
１−４．鉛電池８の劣化度の算出および劣化判定
上記算出した劣化度ＳＯＨｄの値と劣化度ＳＯＨｃの値を比較して小さい方をもって、鉛電池８の劣化度ＳＯＨとする。これは、ＩＳＳ車等に対するフェールセーフ（アイドリングストップ後のエンジン再始動の確保）の思想による。このように算出された鉛電池８の劣化度ＳＯＨは、予め設定された閾値ＳＯＨｘと比較され、閾値ＳＯＨｘ以下の場合には劣化した（寿命）と判定される。【００３４】
鉛電池８の劣化判定は、上述した充放電量を用いた劣化判定でほとんどのケースをカバーできると考えられるが、例えば、（Ａ）極板間に異物が混入する場合や、（Ｂ）格子表面が不導体化する場合などのレアケースも網羅するために、上記１の充放電量を用いた劣化判定に加え、以下に示すように、２．ＯＣＶとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶを用いた劣化判定および３．ＯＣＶとＤＣＲを用いた劣化判定を併用するようにしてもよい。【００３５】
２．ＯＣＶとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶを用いた劣化判定
この判定法について、一言すれば、駐車時の鉛電池８の電圧ＯＣＶと、電圧ＯＣＶおよびエンジン始動時の鉛電池８の直流抵抗ＤＣＲから変化量ΔＤＣＲをＯＣＶの変化量ΔＯＣＶで除したΔＤＣＲ／ΔＯＣＶとで、鉛電池８の劣化度が予め定められた閾値ＳＯＨｘに達したかを判定する方法であるが、詳しくは以下の通りである。【００３６】
２−１．ＯＣＶの算出
自動車１００の停止時の鉛電池８の電圧ＯＣＶを計測する。この場合、鉛電池８の分極反応が解消する所定時刻経過後（例えば、停車後６時間経過後）の鉛電池８の電圧ＯＣＶを計測することが好ましい。【００３７】
電圧ＯＣＶは次の方法で暗電流を考慮した補正を行ってもよい。図５に、０°Ｃで暗電流２５ｍＡ放電したときのＯＣＶと、実際の（真の）２５°ＣでのＯＣＶの関係を示す。劣化した鉛電池では内部抵抗が大きくなるため、新品（ＳＯＨ１００％）より電圧降下が大きくなる。このため、図５に示すように、左方にシフトする。ＳＯＨ１００％の近似線をｆ３（ｘ）、ＳＯＨ４０％の近似線をｆ４（ｘ）とした。同様に、下表１に示すように、−２０，０，２５，６０°Ｃ、暗電流２５，３２，７５ｍＡについて、ＳＯＨ１００％の近似線、ＳＯＨ４０％の近似線を求めることができる。【００３８】
【表１】
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【００３９】
電圧ＯＣＶの計測値をこの補正式に代入し、比例計算により２５°ＣのＯＣＶ（ＯＣＶ２５）を算出する。例として、暗電流Ｉｓｈ＞３２ｍＡ、電池温度Ｔ＜０°Ｃの場合について説明する。【００４０】
１）３２ｍＡ、−２０°Ｃ、ＳＯＨ４０％のときのＯＣＶ２５（Ｄａｔａ１）は、Ｄａｔａ１＝ｆ９（ＯＣＶ）・・・（１１）で表すことができる。また、３２ｍＡ、−２０°Ｃ、ＳＯＨ１００％のときのＯＣＶ２５（Ｄａｔａ２）は、Ｄａｔａ２＝ｆ１０（ＯＣＶ）・・・（１２）で表すことができる。従って、３２ｍＡ、−２０°Ｃ、ＳＯＨ（ＳＯＨ）％のときのＯＣＶ２５（Ｄａｔａ３）は、Ｄａｔａ３＝Ｄａｔａ２＋（Ｄａｔａ１−Ｄａｔａ２）×（１００−ＳＯＨ）／（１００−４０）・・・（１３）で表すことができる。【００４１】
２）一方、３２ｍＡ、０°Ｃ、ＳＯＨ４０％のときのＯＣＶ２５（Ｄａｔａ４）は、Ｄａｔａ４＝ｆ１１（ＯＣＶ）・・・（１４）で表すことができる。また、３２ｍＡ、０°Ｃ、ＳＯＨ１００％のときのＯＣＶ２５（Ｄａｔａ５）は、Ｄａｔａ５＝ｆ１２（ＯＣＶ）・・・（１５）で表すことができる。従って、３２ｍＡ、０°Ｃ、ＳＯＨ（ＳＯＨ）％のときのＯＣＶ２５（Ｄａｔａ６）は、Ｄａｔａ６＝Ｄａｔａ５＋（Ｄａｔａ４−Ｄａｔａ５）×（１００−ＳＯＨ）／（１００−４０）・・・（１６）で表すことができる。【００４２】
３）上記１）、２）から、３２ｍＡ、Ｔ°Ｃ、ＳＯＨ（ＳＯＨ）％のときのＯＣＶ２５（Ｄａｔａ７）は、Ｄａｔａ７＝Ｄａｔａ６＋（Ｄａｔａ３−Ｄａｔａ６）×（０−Ｔ）／（０−（−２０））・・・（１７）で表すことができる。同様に７５ｍＡ、Ｔ°Ｃ、ＳＯＨ（ＳＯＨ）％のときのＯＣＶ２５（Ｄａｔａ８）を求めることができる。【００４３】
４）上記３）から、ＯＣＶ２５は、ＯＣＶ２５＝Ｄａｔａ８＋（Ｄａｔａ７−Ｄａｔａ８）×（７５−Ｉｓｈ）／（７５−３２）・・・（１８）として得ることができる。なお、ＳＯＨの値は、上記１−４で算出したＳＯＨの値を使用することができる。このように算出されたＯＣＶ２５は記憶装置６に記憶される。【００４４】
２−２．ΔＤＣＲ／ΔＯＣＶの算出
図６は、エンジン始動時における鉛電池８に流れる電流Ｉと電圧Ｖの波形を示したものある。一般に、ガソリンエンジン車やディーゼルエンジン車等の内燃機関を有する自動車では、鉛電池から電力を供給しセルモータを回して、エンジンを始動する。この際、大電流が流れるが、それに伴い、鉛電池の端子間電圧は大きく降下する。このときの電圧降下および電流の時間変化を測定すると、セルモータに電流が流れ始めた直後に、鋭いピーク状の大電流が流れ、同時に鉛電池の端子間電圧は鋭い谷状（ピーク状）の電圧降下を示す。エンジン始動時における鉛電池の最低電圧Ｖｓｔ、鉛電池に流れる最大電流Ｉｓｔ、および、自動車（車両）の抵抗値との間には、オームの法則が成り立つ。【００４５】
鉛電池８の直流内部抵抗ＤＣＲは、例えば、ピーク出現以降の電圧Ｖおよび電流Ｉを電流値−１００〜０Ａの範囲で計測し、計測した電流値と電圧値との組を最小二乗法によって得られる近似直線の傾きで求めることができる。図７は、この直流内部抵抗ＤＣＲ（近似直線の傾き）の算出方法を模式的に示したものである。なお、直流内部抵抗ＤＣＲは他の方法で算出してもよい。例えば、ピーク時の電圧Ｖｓｔと電流Ｉｓｔを計測し、オームの法則から、ＤＣＲ＝（Ｖｓｔ−ＯＣＶ）／Ｉｓｔ（ｍΩ）・・・（１９）として求めることができる。【００４６】
この直流内部抵抗ＤＣＲは鉛電池８の温度Ｔにおける算出値である。同一温度条件下で鉛電池８の劣化度を判定するために、直流内部抵抗ＤＣＲを、２５°Ｃにおける直流内部抵抗ＤＣＲｔに変換する。図８は、鉛電池８の残存容量と直流内部抵抗ＤＣＲと温度Ｔとの関係を示したものである。この特性線図は、温度４水準（−２０°Ｃ、０°Ｃ、２５°Ｃ、６０°Ｃ）における鉛電池８の新品時の残存容量と直流内部抵抗ＤＣＲから作成したものである。【００４７】
図８に示した特性線図と直流内部抵抗ＤＣＲから、温度Ｔにおける鉛電池８の残存容量を推定し、推定した残存容量から２５°Ｃにおける直流内部抵抗ＤＣＲｔを求める。例えば、鉛電池８の温度Ｔが１０°Ｃの場合、０°Ｃと２５°Ｃのプロットラインから比例計算で、１０°Ｃにおける直流内部抵抗ＤＣＲと残存容量との対応関係を求める（図８の破線参照）。求めた１０°Ｃにおける直流内部抵抗ＤＣＲと残存容量との対応関係から、１０°Ｃにおける直流内部抵抗ＤＣＲから鉛電池８の残存容量を求め、求めた残存容量を２５°Ｃのプロットラインに代入して２５°Ｃにおける直流内部抵抗ＤＣＲｔを算出する。このように算出された直流内部抵抗ＤＣＲｔも記憶装置６に記憶される。【００４８】
上記２−１で説明したＯＣＶ２５と直流内部抵抗ＤＣＲｔの組が記憶装置６に所定個数（例えば、５〜１０個）記憶されたときまたは後に、ＯＣＶ２５の平均値ＯＣＶａを算出するとともに、ΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶ（ＯＣＶの変化量に対する直流内部抵抗ＤＣＲｔの変化量）を、最小二乗法により近似直線の傾きとして算出する。図９は、最小二乗法で求めた近似直線の傾き、すなわち、ΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶを模式的に示したものである。【００４９】
２−３．劣化判定
図１０は、ＯＣＶａとΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶと鉛電池８の劣化度との関係を示す関係図である。この関係図は、種々の劣化度の鉛電池８について、ＯＣＶａとΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶをプロットし劣化判定領域境界線（閾値）を求め、劣化判定領域を設定したものである。劣化判定領域境界線を含む劣化判定領域内にＯＣＶａとΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶとで特定されるプロットが入ったときに、鉛電池８を予め設定された閾値ＳＯＨｘより劣化したと判定する。【００５０】
３．ＯＣＶとＤＣＲを用いた劣化判定
図１１は、ＯＣＶとＤＣＲｔと鉛電池８の劣化度との関係を示す関係図である。この関係図は、種々の劣化度の鉛電池８について、ＯＣＶとＤＣＲｔをプロットし劣化判定領域境界線（閾値）を求め、劣化判定領域を設定したものである。劣化判定領域境界線を含む劣化判定領域内にＯＣＶとＤＣＲｔとで特定されるプロットが入ったときに、鉛電池８を予め設定された閾値ＳＯＨｘより劣化したと判定する。【００５１】
４．鉛電池８の劣化判定
フェールセーフの視点から、本実施形態では、上記１（１−４）、２、３の３つの判定法のいずれか１つが閾値ＳＯＨｘ以下と判定したときに、鉛電池８が寿命に至ったと判定する。【００５２】
（動作）
次に、フローチャートを参照して、電池状態判定システム１の動作について、演算装置５のＭＣＵのＣＰＵ（以下、単にＣＰＵという。）を主体として説明する。把握を容易にするために、上記１に対応し充放電量から鉛電池８の劣化を判定する第１劣化判定ルーチンと、上記２、３に対応し鉛電池８の劣化を第１劣化判定ルーチンに対して補完して判定する第２劣化判定ルーチンとに分けて説明する。なお、電池状態判定装置７に鉛電池８から電源が投入されると、ＣＰＵはＲＯＭに格納されたマップ、数式等（図３〜５、８、１０、１１の特性線図上の数値のマップないし関係式、および、式（１）〜（１９））の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った後、第１および第２劣化判定ルーチンを実行する。【００５３】
＜第１劣化判定ルーチン＞
図１２に示すように、第１劣化判定ルーチンでは、まず、ステップ１０２において、エンジンが始動したか否かを判定する。ＣＰＵは、ＩＧＮの電圧を測定し（図２では構成を省略）、例えば、ＩＧＮの電圧が約０Ｖから１２Ｖ以上となった場合、ＩＧＮがＯＮ／ＡＣＣ端子位置に位置し、ＩＧＮの電圧が１２Ｖ以上の電圧から約０Ｖの電圧となったときにＩＧＮがオフ端子位置に位置したと判断し、自動車１００のイグニッションスイッチがオンかオフか（キーによるエンジン始動、エンジン停止）を検知している。なお、ＩＧＮが端子位置について信号を出力するタイプのものであれば、その信号または車両制御システムからの信号によりエンジン状態を検知するようにしてもよい。【００５４】
ステップ１０２において否定判断のときは、ステップ１０４で、鉛電池８から自動車１００に流れる暗電流を計測して積算するとともに、鉛電池８の温度および駐車時間を計測し、ステップ１０２に戻る。一方、ステップ１０２において肯定判断のときは、ステップ１０６で、１駐車時の鉛電池８の放電１Ａｈあたりの劣化度増分ΔＳＯＨｐを演算する（式（６）参照）。【００５５】
次にステップ１０８で、充電電流、放電電流、放電回数、鉛電池８の温度を計測するとともに、充電電流および放電電流については積算し、次のステップ１１０において、エンジンが停止したか否かを判断する。否定判断のときは、ステップ１０８に戻り、肯定判断のときは、次のステップ１１２で、１走行時の鉛電池８の放電１Ａｈあたりの劣化度増分ΔＳＯＨｒを演算し（式（２）参照）、さらに鉛電池８の放電による劣化度ＳＯＨｄを演算し（式（７）参照）、次回の演算に備え、演算した劣化度ＳＯＨｄを直近の放電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｄ０として記憶装置６に記憶させる。【００５６】
次いでステップ１１４では、１走行あたりの過充電による鉛電池の劣化度増分ΔＳＯＨｃを演算し（式（９）参照）、さらに鉛電池８の過充電による劣化度ＳＯＨｃを演算し（式（１０）参照）、次回の演算に備え、演算した劣化度ＳＯＨｃを直近の過充電による鉛電池８の劣化度ＳＯＨｃ０として記憶装置６に記憶させる。【００５７】
次のステップ１１６では、ステップ１１４で演算した鉛電池８の過充電による劣化度ＳＯＨｃが、ステップ１１２で演算した鉛電池８の放電による劣化度ＳＯＨｄより大きいか否かを判断し、肯定判断のときは、ステップ１１８で、鉛電池８の放電による劣化度ＳＯＨｄを鉛電池８の劣化度ＳＯＨとしてステップ１２２へ進み、否定判断のときは、ステップ１２０で、鉛電池８の過充電による劣化度ＳＯＨｃを鉛電池８の劣化度ＳＯＨとしてステップ１２２へ進む。【００５８】
次に、ステップ１２２において、ステップ１１８、１２０のいずれかでみなした鉛電池８の劣化度ＳＯＨが閾値ＳＯＨｘより小さいかまたは同じかを判断する。否定判断のときは、鉛電池８の電池状態（健康状態）は良好であるため、継続して電池状態を判断するためステップ１０４に戻り、肯定判断のときは、鉛電池８は寿命に至った（劣化した）と判断し、次のステップ１２４において、その旨を上位の車両制御システムに送信してステップ１０４に戻る。これを受信した車両制御システムは、例えば、インストールメントパネルにその旨を表示したり、必要に応じて音声を出力したりすることで、ドライバに鉛電池８が寿命に至ったことを報知（警告）する。【００５９】
＜第２劣化判定ルーチン＞
次に、図１３に示すように、第２劣化判定ルーチンでは、まず、ステップ２０２において、エンジンが始動したか否かを判定する。否定判断のときは、ステップ２０４で電圧ＯＣＶを測定し記憶装置６に記憶させる。なお、本実施形態では、自動車１００が停止した後、６時間経過していない場合は鉛電池８の分極反応が解消していなものとみなしてステップ２０４での処理を行うことなくステップ２０２に戻る処理を行っている（図１３では不図示）。【００６０】
一方、ステップ２０２で肯定判断のときは、次のステップ２０６で、鉛電池８の電圧Ｖ、鉛電池８に流れる電流Ｉを計測（例えば、１ｍｓ毎に計測）し、直流内部抵抗ＤＣＲを演算する。次いで、ステップ２０８で、鉛電池８の温度Ｔを計測し、直流内部抵抗ＤＣＲを直流内部抵抗ＤＣＲｔ（２５°Ｃへの温度補正後の値）に変換して記憶装置６に記憶させる。【００６１】
次のステップ２１０では、ステップ２０４に格納した直近のＯＣＶを読み出してＯＣＶ２５に変換し、ＯＣＶ２５とステップ２０８で演算した直流内部抵抗ＤＣＲｔとを、図１１に示す関係図のマップに代入（プロット）し、ステップ２１２において、プロットが劣化判定領域内に位置するか否かを判断する。否定判断のときは、ステップ２１４に進み、肯定判断のときは、ステップ２２０に進む。これにより、上記３の処理が終了する。【００６２】
ステップ２１４では、ステップ２０４で記憶装置６に格納させたＯＣＶの数が所定個数に到達したか否かを判断し、否定判断のときは、上記２の処理を行う前提条件（最小二乗法を用いて近似直線の傾きを求める場合の精度）を欠くため、ステップ２０４に戻って前提条件を確保し、肯定判断のときは、ステップ２１６で、平均値ＯＣＶａ、ΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶを演算し、両者を、図１０に示す関係図のマップに代入（プロット）し、ステップ２１８において、プロットが劣化判定領域内に位置するか否かを判断する。否定判断のときは、継続して電池状態を判断する（劣化判定をする）ためステップ２０４に戻り、肯定判断のときは、ステップ２２０において、図１２のステップ１２４の場合と同様に、その旨を車両制御システムに送信してステップ２０４に戻る。これにより、上記２の処理が終了する。【００６３】
（効果等）
次に、本実施形態の自動車１００の作用・効果等について、電池状態判定システム１の作用・効果等を中心に説明する。【００６４】
本実施形態では、ＣＰＵは、鉛電池８の放電量と放電１Ａｈあたりの劣化度増分とを用いて鉛電池の放電による劣化度ＳＯＨｄを演算している（ステップ１１２）。その際、駐車時の鉛電池８の放電量と放電１Ａｈあたりの劣化度増分ΔＳＯＨｐ（ステップ１０６）と、走行時の鉛電池８の放電量と放電１Ａｈあたりの劣化度増分ΔＳＯＨｒ（ステップ１１２）とを用いて、車両走行時の鉛電池８の放電による劣化度ＳＯＨｄを算出し、精度を高めるために、劣化度ＳＯＨｄを算出する際に放電深度を用いている（図３参照）。このため、電池状態判定システム１によれば、使用形態および環境が大きく異なる車載鉛電池の劣化度を精度よく算出することができるとともに、鉛電池８の劣化判定を正確に行うことができる。【００６５】
また、本実施形態では、ＣＰＵは、鉛電池８の過充電量と過充電１Ａｈあたりの劣化度増分ΔＳＯＨｃとを用いて鉛電池８の過充電による劣化度ＳＯＨｃを演算し（ステップ１１４）、精度を高めるために、過充電による劣化度ＳＯＨｃを演算する際に前走行時のＳＯＨｃを用いている（図４参照）。上述した放電による劣化度ＳＯＨｄと、過充電による劣化度ＳＯＨｃとは同時に進行し、異なる劣化度である。従って、電池状態判定システム１によれば、過充電による劣化度ＳＯＨｃにより鉛電池８の劣化判定を行うため、劣化判定の確実性が向上する。【００６６】
さらに、本実施形態では、ＣＰＵは、ＯＣＶとＤＣＲを用いた劣化判定（ステップ２１０、２１２）、ＯＣＶとΔＤＣＲ／ΔＯＣＶを用いた劣化判定（ステップ２１６、２１８）も併用している。このため、電池状態判定システム１によれば、極板間に異物が混入したり格子表面が不導体化したりする場合などのレアケースでの鉛電池８の劣化についても適正な劣化判定を行うことが可能である。【００６７】
従って、本実施形態の自動車は、鉛電池８の劣化を精度よく判断可能な電池状態判定システム１を備えているので、アイドリングストップ・スタートの際に、エンジン再始動を確保することができる。換言すれば、劣化による鉛電池８の電気容量不足による車両始動トラブルを防止することができる。【００６８】
なお、本実施形態では、鉛電池８に典型的な１４Ｖ系液式鉛電池を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、４２Ｖ系液式鉛電池、リテーナに電解液を含有させたタイプの鉛電池、鉛電池の一種のバイポーラ電池等にも適用可能なことは論を待たない。【００６９】
また、本実施形態では、ホール式の電流センサを例示したが、本発明はこれに限らず、シャント式の電流センサを用いるようにしてもよい。さらに、本実施形態では、ＩＧＮによりエンジン状態を検知する例を示したが、電圧変動および／または電流変動を把握するようにしてもよい。また、第１、第２劣化判定ルーチンでは、説明を簡潔にするために、ＣＰＵを常時動作させる例を示したが、例えば、車両制御システムやＩＧＮから、ＩＧＮがＯＮ／ＡＣＣ端子位置に位置したことの信号を受信することにより、立ち上がって（ウェーク・アップして）作動状態に入り、車両停止時は、ＯＣＶの計測と記憶装置６への格納時を除いて、作動状態からタイマのみ作動させる省電力モードに入るようにしてもよい。このような態様では、鉛電池８を電源として作動する電池状態判定装置７の消費電力を抑えることができる。【００７０】
さらに、本実施形態では、記憶装置６に不揮発性メモリを例示したが、ＲＡＭ等の揮発性メモリを用いるようにしてもよい。ただし、このような態様では、鉛電池８からの電力供給が一次的に不能となった場合に、ＯＣＶや直流内部抵抗ＤＣＲｔのデータが失われるため、鉛電池８が確実に充電される車両に用いられることが望ましい。また、本実施形態では平均値ＯＣＶａを算出する際に、算術平均を行う例を示したが、予想される値を越えるような場合には平均値ＯＣＶａを求める際にその測定値を排除したり、必要に応じて体操平均等を算出したりするようにしてもよい。【００７１】
また、本実施形態では、説明を簡単にするために、充放電量を用いた劣化判定や図１０、図１１において、劣化判定領域境界線（閾値ＳＯＨｘ）を１つのみとした例を示したが、本発明をこれに限られるものではない。例えば、図１０、１１に示した劣化判定領域境界線の他に、良好電池プロットにより近い、鉛電池８の劣化度を注意するための注意領域境界線を有するようにしてもよい。複数の境界線を設けることで、ＣＰＵは鉛電池８の劣化の程度を判断することが可能となる。このような態様では、例えば、鉛電池８が劣化する前に（要交換となる前に）ドライバにいち早く鉛電池８の状態を知らせることができるので、鉛電池８が要交換となった際に、注意を払っていたドライバにより鉛電池８が確実に交換されることが期待できる。【００７２】
そして、本実施形態では、放電による劣化度ＳＯＨｄと過充電による劣化度ＳＯＨｃとの併用例を示したが（ステップ１１６、１１８、１２０）、いずれか一つのみで鉛電池８の劣化を判断するようにしてもよいことは論を待たない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は鉛電池の劣化判定を高精度に行うことができる電池状態判定方法および該電池状態判定方法により鉛電池の劣化度を算出する電池状態判定装置を備えた自動車を提供するものであるため、電池状態判定装置および自動車の製造、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】
【００７４】
【図１】本発明が適用可能な実施形態の自動車の外観図である。
【図２】実施形態の自動車に搭載された電池状態判定システムのブロック回路図である。
【図３】放電深度ＤＯＤと放電１Ａｈあたりの劣化度と鉛電池の温度との関係を示す特性線図である。
【図４】過充電による劣化度ＳＯＨｃと過充電１Ａｈあたりの劣化度ΔＳＯＨｃ１と鉛電池の温度との関係を示す特性線図である。
【図５】０°Ｃで暗電流２５ｍＡ放電したときのＯＣＶと２５°ＣＯＣＶとの関係を示す特性線図である。
【図６】エンジン始動時の鉛電池の電圧および電流の時間的推移を模式的に示す説明図である。
【図７】最小二乗法による直流内部抵抗ＤＣＲの演算方法を模式的に示す説明図である。
【図８】温度Ｔの直流内部抵抗ＤＣＲを２５°Ｃの直流内部抵抗ＤＣＲｔとの関係を示す特性線図である。
【図９】最小二乗法によるΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶの演算方法を模式的に示す説明図である。
【図１０】ＯＣＶａｖｅとΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶにより鉛電池の劣化を判定するためのマップを模式的に示す説明図である。
【図１１】ＯＣＶとＤＣＲｔにより鉛電池の劣化を判定するためのマップを模式的に示す説明図である。
【図１２】演算装置のＭＣＵのＣＰＵが実行する第１劣化状態判定ルーチンのフローチャートである。
【図１３】演算装置のＭＣＵのＣＰＵが実行する第２劣化状態判定ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１  電池状態判定システム
５  演算装置
６  記憶装置
７  電池状態判定装置
１００  自動車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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