(57)【要約】【課題】劣化状況によらずに正確な劣化判定が可能なバッテリ状態管理装置を提供する。【解決手段】このバッテリ状態管理装置では、基準となる基準バッテリ（新品のバッテリ１１）の基準開放電圧値ＶＮと、エンジン始動時放電を行わせた際の下限電圧値ＶＬとの関係を示す関係情報を記憶部５に予め記憶させておく一方、車両に搭載されたバッテリ１１のエンジン始動時放電が行われた際の開放電圧値ＶＯと下限電圧値ＶＬを測定し、その下限電圧値ＶＬに対応する基準バッテリの基準開放電圧値ＶＮを関係情報に基づいて導出し、開放電圧値ＶＯと、導出した基準開放電圧値ＶＮとの差（Ｄ）に基づいて、バッテリ１１の劣化度を判定する。【選択図】図１
2006015914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
所定の基準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基準開放電圧値と、所定放電を行わせた際の前記基準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における前記バッテリの出力電圧である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出力電圧である放電時電圧値を前記電圧検出手段を介して検出し、その放電時電圧値に対応する前記基準バッテリの前記基準開放電圧値を前記関係情報に基づいて導出し、検出した前記開放電圧値と、導出した前記基準開放電圧値との差に基づいて、前記バッテリの劣化度を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とす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において、
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基準バッテリ又は前記バッテリの出力電圧の最低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又は２に記載のバッテリ状態管理装置において、
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ないし３のいずれかに記載のバッテリ状態管理装置において、
前記基準バッテリは実質的に新品のバッテリであることを特徴とするバッテリ状態管理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のバッテリ状態管理装置において、
前記判定手段は、
検出した前記開放電圧値と導出した前記基準開放電圧値との差の値を検出した前記放電時電圧値に基づいて修正し、その修正値に基づいて前記バッテリの劣化度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６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のバッテリ状態管理装置において、
前記判定手段は、
検出した前記放電時電圧値が所定の基準レベル以下になっている場合にのみ前記バッテリの劣化度について判定を行うことを特徴とするバッテリ状態管理装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のバッテリ状態管理装置において、
前記バッテリ状態管理装置は、
前記バッテリの温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記判定手段は、
前記電圧検出手段を介して検出した前記開放電圧値及び前記放電時電圧値のうちの少なくとも開放電圧値を、前記温度検出手段が検出した前記バッテリの温度に基づいて所定の基準温度の値に補正し、その補正した値に基づいて前記バッテリの劣化度を判定することを特徴とするバッテリ状態管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
従来のバッテリ状態管理装置におけるバッテリの劣化判定では、エンジン始動時のバッテリの出力電圧の降下量とそのときに流れる電流値とからバッテリの内部抵抗を測定し、その測定した内部抵抗値に基づいてバッテリの劣化度が判定されるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、バッテリの劣化状況に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り、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。この場合、出力電圧の降下量を直接的に用いて劣化判定を行う上記の従来技術では正確な劣化判定が困難となる。
【０００４】
そこで、本発明の解決すべき課題は、劣化状況によらずに正確な劣化判定が可能なバッテリ状態管理装置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】
【０００５】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、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、所定の基準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基準開放電圧値と、所定放電を行わせた際の前記基準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における前記バッテリの出力電圧である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出力電圧である放電時電圧値を前記電圧検出手段を介して検出し、その放電時電圧値に対応する前記基準バッテリの前記基準開放電圧値を前記関係情報に基づいて導出し、検出した前記開放電圧値と、導出した前記基準開放電圧値との差に基づいて、前記バッテリの劣化度を判定する判定手段とを備える。
【０００６】
また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係るバッテリ状態管理装置において、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基準バッテリ又は前記バッテリの出力電圧の最低値である。
【０００７】
また、請求項３の発明では、請求項１又は２の発明に係るバッテリ状態管理装置において、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。
【０００８】
また、請求項４の発明では、請求項１ないし３のいずれかの発明に係るバッテリ状態管理装置において、前記基準バッテリは実質的に新品のバッテリである。
【０００９】
また、請求項５の発明では、請求項１ないし４のいずれかの発明に係るバッテリ状態管理装置において、前記判定手段は、検出した前記開放電圧値と導出した前記基準開放電圧値との差の値を検出した前記放電時電圧値に基づいて修正し、その修正値に基づいて前記バッテリの劣化度を判定する。
【００１０】
また、請求項６の発明では、請求項１ないし５のいずれかの発明に係るバッテリ状態管理装置において、前記判定手段は、検出した前記放電時電圧値が所定の基準レベル以下になっている場合にのみ前記バッテリの劣化度について判定を行う。
【００１１】
また、請求項７の発明では、請求項１ないし６のいずれかの発明に係るバッテリ状態管理装置において、前記バッテリ状態管理装置は、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記判定手段は、前記電圧検出手段を介して検出した前記開放電圧値及び前記放電時電圧値のうちの少なくとも開放電圧値を、前記温度検出手段が検出した前記バッテリの温度に基づいて所定の基準温度の値に補正し、その補正した値に基づいて前記バッテリの劣化度を判定する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、実質的に放電が行われていない状態の基準バッテリの出力電圧である基準開放電圧値と、所定放電を行わせた際の基準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関係情報を記憶手段に予め記憶させておき、実質的に放電が行われていない状態におけるバッテリの出力電圧である開放電圧値を電圧検出手段を介して検出するとともに、所定放電が行われた際のバッテリの出力電圧である放電時電圧値を電圧検出手段を介して検出し、その放電時電圧値に対応する基準バッテリの基準開放電圧値を関係情報に基づいて導出し、検出した開放電圧値と、導出した基準開放電圧値との差に基づいて、バッテリの劣化度を判定する構成であり、すなわち、従来のように所定放電時のバッテリの出力電圧の降下量を直接的に用いて劣化判定を行う構成でないため、劣化状況によらずに正確な劣化判定を行うことができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、放電時電圧値として所定放電が行われた際における基準バッテリ又はバッテリの出力電圧の最低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。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、劣化判定に用いられる所定放電が、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、バッテリの劣化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劣化を検知することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、基準バッテリとして実質的に新品のバッテリが用いられるため、基準バッテリの特性を安定させることができ、これによってバッテリの劣化判定を精度良く行うことができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、検出した開放電圧値と導出した基準開放電圧値との差の値は、放電時電圧値の値に応じて大小に変化するため、その差の値を放電時電圧値に基づいて修正して判定に使用することにより、バッテリの劣化判定の精度を向上させることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、検出した開放電圧値と導出した基準開放電圧値との差の値を用いたバッテリの劣化判定は、放電時電圧値が高くなるほど信頼性が低下する傾向にあるため、放電時電圧値が所定の基準レベル以下である場合にのみ劣化判定を行うことにより、劣化判定の信頼性を保持することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、検出した開放電圧値及び放電時電圧値の少なくとも開放電圧値を検出したバッテリの温度に基づいて所定の基準温度の値に補正し、その補正した値に基づいてバッテリの劣化度を判定する構成であるため、種々の温度環境下でも高精度でバッテリの劣化判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るバッテリ状態管理装置のブロック図である。このバッテリ状態管理装置は、図１に示すように、電流センサ１、電圧センサ（電圧検出手段）３、処理部（判定手段）５、記憶部（記憶手段）７及び出力部９を備えて構成されており、車両に搭載されたバッテリ１１の状態を管理する。
【００２０】
電流センサ１は、バッテリ１１から出力される電流を検出する。電圧センサ３は、バッテリ１１の出力電圧を検出する。処理部５は、ＣＰＵ等を備えて構成され、バッテリ１１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７は、メモリ等により構成され、処理部５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９は、バッテリ１１の状態の判定結果等を出力するためのものである。
【００２１】
＜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。処理部５は、ステップＳ１でイグニッションスイッチ（以下、「ＩＧスイッチ」という）１３がオンされるのに伴って、ステップＳ２で初期充電残量の検出動作を行う。この検出動作では、バッテリ１１の開放電圧（実質的に放電が行われていない出力電圧）が電圧センサ３を介して測定され、その開放電圧の測定値に基づいてバッテリ１１のエンジン始動前の充電残量（初期充電残量）が検出される。なお、ここで測定されたバッテリ１１の開放電圧は後述のステップＳ４のエンジン始動時劣化判定に用いられる。
【００２２】
処理部５は、続くステップＳ３でスタータ１５が駆動されて図示しないエンジンが始動されるのに伴って、ステップＳ４でエンジン始動時劣化判定動作を行う。この始動時劣化判定動作はエンジン始動時にバッテリ１１の劣化度を判定するものであり、その具体的な内容については後述する。
【００２３】
また、処理部５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１１への電流流入状況を電流センサ１を介して検出し、その電流流入状況に基づいてバッテリ１１の劣化度が判定される。
【００２４】
また、処理部５は、続くステップＳ６でバッテリ１１に対する充電制御（バッテリ１１の充電残量管理）を行う。この充電制御では、電流センサ１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１１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１１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１１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。
【００２５】
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。
【００２６】
＜エンジン始動時劣化判定動作＞
本実施形態では、まず所定の基準バッテリ（ここでは、新品のバッテリ１１）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１１の劣化判定を行うようになっている。
【００２７】
その試験では、新品を含む種々の劣化状況のバッテリ１１に対して、その充電残量を種々に変化さ、その充電残量の異なる各状態において、バッテリ１１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１１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１１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１５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１１の出力電圧が低下した際のその最低値のことをである。なお、エンジン始動時放電の際に検出するバッテリ１１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。
【００２８】
図３はその試験結果をグラフ化したものであり、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１１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１１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１１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は使用されてある程度劣化したバッテリ１１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１１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１１に対応し、各曲線Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の順にバッテリ１１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１１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。
【００２９】
具体的には、新品のバッテリ１１が対応する曲線Ｇ１に着目した場合、開放電圧体値が約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１１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。
【００３０】
図３のグラフより、バッテリ１１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１１の劣化の進み応じて増加する傾向にあることが分かった。
【００３１】
そこで、本願発明者は、エンジン始動時放電を行った際のバッテリ１１の開放電圧及び下限電圧により定まる図３のグラフ上の点Ｐ１（ＶＯ，ＶＬ）が、新品のバッテリ１１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１１の劣化度を判定することに思い到った。
【００３２】
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１１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との関係を表す関係情報）を記憶部７に予め記憶させておく必要がある。その具体的手段としては、曲線Ｇを下限電圧値ＶＬを変数した関数として近似的に表現した関係式を記憶部７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とを関連付けてテーブル情報として記憶部７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をそのテーブル情報を利用して導出する構成とが考えられる。本実施形態では、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１１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１１を基準バッテリとして用いてもよい。
【００３３】
本実施形態の具体的構成では、処理部５が、ＩＧスイッチ１３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１１の開放電圧値ＶＯを電圧センサ３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１１の下限電圧値ＶＬを電圧センサ３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１１の劣化度を判定するようになっている。
【００３４】
【数１】
2006015914.tif 000003
【００３５】
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１１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７に予め記憶されており、これを用いて処理部５による劣化判定処理が行われる。
【００３６】
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。
【００３７】
なお、本実施形態では、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。
【００３８】
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１１の場合はＱ＝１．０となり、曲線Ｇ２が対応するバッテリ１１の場合はＱ＝０．６となり、曲線Ｇ３が対応するバッテリ１１の場合はＱ＝０．４となり、曲線Ｇ４，Ｇ５が対応するバッテリ１１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１１が劣化していると判定される。
【００３９】
図４は、処理部５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Ｓ３でスタータが駆動されるの伴って、処理部５は、ステップＳ４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。
【００４０】
すなわち、処理部５は、エンジン始動時放電が行われているときのバッテリ１１の下限電圧値ＶＬを電圧センサ３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Ｓ５）を行う。
【００４１】
ステップＳ１３の劣化判定処理では、前述の図２のステップＳ２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１１の劣化度の判定が行われる。
【００４２】
そして、その判定結果は、例えば図５に示す出力態様で、出力部９を介して出力される。例えば、出力部９に設けられた表示部２１において、バッテリ１１に劣化の問題がない場合には表示領域２１ａが点灯され、バッテリ１１が劣化している場合には表示領域２１ｂが点灯される。また、この表示部２１には、バッテリ１１の充電残量を表示するための表示領域２１ｃも設けられている。
【００４３】
以上のように、基準となる基準バッテリ（新品のバッテリ１１）の基準開放電圧値ＶＮと、エンジン始動時放電を行わせた際の下限電圧値ＶＬとの関係を示す関係情報（関係式）を記憶部５に予め記憶させておく一方、車両に搭載されたバッテリ１１のエンジン始動時放電が行われた際の開放電圧値ＶＯと下限電圧値ＶＬを測定し、その下限電圧値ＶＬに対応する基準バッテリの基準開放電圧値ＶＮを関係情報に基づいて導出し、開放電圧値ＶＯと、導出した基準開放電圧値ＶＮとの差（Ｄ）に基づいて、バッテリ１１の劣化度を判定する構成であり、すなわち、従来のようにエンジン始動時放電によるバッテリ１１の出力電圧の降下量を直接的に用いて劣化判定を行う構成でないため、劣化状況によらずに正確な劣化判定を行うことができる。
【００４４】
また、エンジン始動時放電が行われた際におけるバッテリ１１の下限電圧値ＶＬを用いて劣化判定を行うため、バッテリ１１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。
【００４５】
また、エンジン始動時放電を利用してエンジン始動時劣化判定が行われるため、バッテリの劣化判定のための特別な放電をバッテリ１１に行わせる必要がないとともに、走行開始前にバッテリ１１の劣化を検知することができる。
【００４６】
また、基準バッテリとして新品のバッテリ１１が用いられるため、基準バッテリの特性を安定させることができ、これによってバッテリ１１の劣化判定を精度良く行うことができる。
【００４７】
また、開放電圧値ＶＯと基準開放電圧値ＶＮとの差分値（Ｄ）をＲ（ＶＬ）で割り算した値を用いて劣化判定を行うため、下限電圧値ＶＬの値によらずに実質的に劣化度のみよって変化する評価値Ｑを導出でき、その結果、バッテリ１１の劣化判定の精度を向上させることができる。
【００４８】
＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係るバッテリ状態管理装置のブロック図である。本実施形態に係るバッテリ状態管理装置が第１実施形態に係るバッテリ状態管理装置と実質的に異なる点は、バッテリ１１の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）２３を設け、バッテリ１１の温度を加味してバッテリ１１の劣化判定を行うようにした点のみであり、対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００４９】
本実施形態では、所定の基準温度Ｔｃ（例えば、２５℃）に設定された環境下で、前述の図３に対応する試験を行い、基準温度Ｔｃ下における基準バッテリの基準開放電圧ＶＮｃと下限電圧値ＶＬｃとの関係式（又は対応関係を示すテーブル情報）を作成して記憶部７に記憶させておく。そして、その関係式等を用いてバッテリ１１の劣化判定を行うようになっている。
【００５０】
このため、本実施形態では、処理部５に、実際の温度環境下で実測されたバッテリ１１の開放電圧値ＶＯｔ及び下限電圧値ＶＬｔを温度センサ２３を介して検出した温度Ｔ１に基づいて補正させることにより、基準温度Ｔｃにおける補正開放電圧値ＶＯｃ及び補正下限電圧値ＶＬｃを導出（換算）させ、その導出させた補正値（ＶＯｃ，ＶＬｃ）を用いて劣化判定を行わせるようになっている。温度補正の具体的内容については後述する。
【００５１】
具体的には、処理部５は、予め記憶部７に記憶されている基準温度Ｔｃ下における基準バッテリの基準開放電圧ＶＮｃと下限電圧値ＶＬｃとの関係式（又は対応関係を示すテーブル情報）に基づいて、温度補正により導出した補正下限電圧値ＶＬｃに対応する基準開放電圧値ＶＮｃを導出し、その導出した基準開放電圧値ＶＮｃ、温度補正により導出した補正開放電圧値ＶＯｃ及び補正下限電圧値ＶＬｃを上式（１）に代入して評価値Ｑを算出し、劣化判定を行うようになっている。なお、劣化判定を行うか否かの判断は、例えば実測値である下限電圧値ＶＬｔが前記基準電圧レベル以下になっているか否か基づいて行われる。
【００５２】
次に、実測値である開放電圧値ＶＯｔ及び下限電圧値ＶＬｔに対する温度補正の具体的な内容について説明する。
【００５３】
温度補正のための具体的構成としては、テーブル情報を用いて温度補正を行う構成と、関係式を用いて温度補正を行う構成とが考えられる。テーブル情報を用いる構成の場合は、例えば、実測された温度Ｔ１とその温度Ｔ１下での開放電圧値ＶＯｔと、基準温度Ｔｃにおける補正開放電圧値ＶＯｃとの関係を示すテーブル情報、及び、実測された温度Ｔ１とその温度Ｔ１下での下限電圧値ＶＬｔと、基準温度Ｔｃにおける補正下限電圧値ＶＬｃとの関係を示すテーブル情報を記憶部７に予め登録しておき、それらのテーブル情報を用いて実測値（ＶＯｔ，ＶＬｔ）から補正値（ＶＯｃ，ＶＬｃ）を導出する。但し、温度Ｔが約１０℃以上では、下限電圧値ＶＬの温度依存性は無視し得る程度であるため（詳細は後述）、測定温度が約１０℃以上の場合は下限電圧値ＶＬｔは補正せずにそのまま劣化判定に用いられる。なお、前記テーブル情報の取得は、各種関係式等を用いて理論的に取得してもよいし、試験によって取得してもよい。
【００５４】
続いて、関係式を用いて温度補正を行う構成について説明する。まず、開放電圧値ＶＯｔに対する温度補正について説明する。鉛蓄電池であるバッテリ１１の起電力（出力電圧）Ｅは、ネルンストの関係式により次のように表される。
【００５５】
Ｅ＝Ｅ0+(ＲＴ/ｎＦ)×ln(ａav12/ａav22)      （３）
上式（３）におけるＥ以外の変数は、
ａav1：硫酸の平均活量、
ａav2：水の平均活量、
ｎ：反応に関与する電子数（ここではｎ＝２）、
Ｆ：ファラデー定数（9.648×104Cmol-1）、
Ｒ：気体定数（8.314Jmol-1Ｋ-1）、
Ｅ0：バッテリの標準起電力（単セル2.0485Vで６セルで12.291V）、
Ｔ：バッテリの溶液温度、
である。
【００５６】
水の平均活量ａav2を１で近似すると、上式（３）より近似的に、
Ｅ＝Ｅ0+(ＲＴ/Ｆ)×ln(ａav1)      （４）
の関係が得られる。これをａav1（以下、単に「ａav」と記載する）について解くと、
ａav＝exp((Ｆ/ＲＴ)×(Ｅ-Ｅ0))      （５）
が得られる。
【００５７】
このため、上式（５）の関係式に、電圧センサ３及び温度センサ２３による測定値（ＶＯｔ（ＶＯｔ＝Ｅ），Ｔ１）、及び記憶部７に予め登録された既知の値Ｆ，Ｒ，Ｅ0を代入することより、バッテリ１１の硫酸の平均活量を推定した平均活量値ａavを導出できる。
【００５８】
図７ないし図９は、６５℃、２５℃及び−３０℃時におけるバッテリ１１の硫酸の活量と質量モル濃度との関係を示すグラフである。本実施形態では、まず、図７ないし図９に例示するグラフのように、バッテリ１１の異なる複数の温度について、バッテリ１１の硫酸の活量を硫酸の質量モル濃度を変化させて実測し、各温度におけるバッテリ１１の硫酸の活量と硫酸の質量モル濃度との関係を調べた。図７ないし図９のグラフにおける各黒点は実測値を示している。
【００５９】
この測定の結果、本願発明者は、バッテリ１１の温度にかかわらず、バッテリ１１の硫酸の活量の対数値と質量モル濃度との間に比例関係があることに気づいた。例えば、硫酸の質量モル濃度を横軸、硫酸の活量の対数値を縦軸にとった図７ないし図９のグラフにおいて、各実測値は近似的に直線グラフＧ１１〜Ｇ１３上に沿って分布している。
【００６０】
よって、上式（５）により導出した硫酸の平均活量値ａavに基づき、次の関係式により硫酸の質量モル濃度を推定した推定濃度値ｍを導出することができる。
【００６１】
ｍ＝(ln(ａav/Ａ))/Ｂ      （６）
上式（６）において、変数Ａ，Ｂは、平均活量値ａavと推定濃度値ｍとの関係式を規定するための係数であり、上式（６）における平均活量値ａavと推定濃度値ｍの関係が実測値に近接するような値に予め設定されている。また、この係数Ａ，Ｂは、バッテリ１１の異なる温度ごとに設定される。図１０には、−３０℃、２５℃、６５℃における係数Ａ，Ｂの値が例示的に示されている。また、図１１及び図１２は、バッテリ１１の温度と係数Ａ，Ｂの値の関係を示している。なお、係数Ａ，Ｂは、必要な温度範囲内において設定された複数温度について上述の図７ないし図９のグラフに示すような実測を行って、その実測結果に基づいてその複数温度における係数Ａ，Ｂを決定し、必要な温度範囲内における他の温度における係数Ａ，Ｂの値は、その実測により決定した係数Ａ，Ｂの値から推定して決定するのが効率的で好ましい。
【００６２】
また、濃度値ｍとバッテリ１１の溶液の比重との関係は、周知の事項であり、その対応関係を関係式で表すことも可能である。
【００６３】
また、比重Ｓと温度変化との関係を示す関係式は、
Ｓｃ＝Ｓｔ＋0.0007(Ｔ−Ｔｃ)      （７）
で与えられることが知られている。ここで、Ｓｔは実際の温度Ｔ下での比重値、Ｓｃは基準温度Ｔｃのときの比重値を示している。
【００６４】
よって、これらの関係を用いることにより、実際の温度Ｔ１における実測値である開放電圧値ＶＯｔを補正して基準温度Ｔｃにおける補正開放電圧値ＶＯｃを導出することができる。具体的には、実際の温度Ｔ１とその温度下での実測値である開放電圧値ＶＯｔとを上式（５）に代入して平均活量値ａavを導出し、その平均活量値ａavと、温度Ｔ１のときの係数Ａ，Ｂの値とを上式（６）に代入して推定濃度値ｍｔを導出する。その推定濃度値ｍｔを、上記の濃度値ｍと比重との関係式を用いて比重に換算して温度Ｔ１における比重値Ｓｔを導出する。その比重値Ｓｔと温度Ｔ１とを上式（７）に代入することにより、濃度値Ｓｔを基準温度Ｔｃにおける補正濃度値Ｓｃに補正（換算）する。その補正濃度値Ｓｃを、上記の濃度値ｍと比重との関係式を用いて補正濃度値ｍｃに換算し、その値ｍｃを用いて上式（６）に基づいて基準温度Ｔｃに対応する補正平均活量値ａavｃを導出する。このとき、式（６）の係数Ａ，Ｂとしては基準温度Ｔｃのときの値を用いる。そして、その導出した補正平均活量値ａavを用いて上式（５）に基づいて基準温度Ｔｃに対応する補正開放電圧値ＶＯｃを導出する。このとき、式（５）に代入する温度値は基準温度Ｔｃを用いる。
【００６５】
次に、下限電圧値ＶＬｔに対する温度補正について説明する。図１３は温度とバッテリ１１の内部抵抗との関係を試験により調べた結果を示すグラフであり、図１４はバッテリ１１に所定放電を行わせた際のバッテリ１１の内部抵抗と放電時の電圧降下との関係を試験により調べた結果を示すグラフである。図１３のグラフＧ２１より、約１０℃を上回った温度領域では温度変化に対して内部抵抗が殆ど変化しないのに対し、約１０℃を下回った温度領域では温度の低下に対して傾きαで内部抵抗が増大することが分かる。また、図１４のグラフＧ２２より、バッテリ１１の内部抵抗の増加に対して傾きβで放電時の電圧降下が増大することが分かる。
【００６６】
そこで、このような試験結果に基づき、実測された温度Ｔ１が１０℃以上の場合には、実測値である下限電圧値ＶＬｔに対する温度補正を行わず、その下限電圧値ＶＬｔをそのまま用いて劣化判定を行うこととする。
【００６７】
一方、実測された温度Ｔ１が１０℃未満である場合には、
ＶＬｃ＝ＶＯｃ−(ＶＯｔ−ＶＬｔ−γ・ｄＴ１)      （８）
の換算式を用いて実測値（ＶＬｔ）についての温度補正を行い、それによって得られた基準温度Ｔｃのときの補正下限電圧値ＶＬｃを用いて劣化判定を行うこととする。上式（８）において、ＶＯｃは上記の要領で実測値（ＶＯｔ）を温度補正して得られた基準温度Ｔｃのときの補正開放電圧値であり、γはγ＝α・βで与えられる係数であり、ｄＴ１はｄＴ１＝Ｔ１−１０（℃）で与えられるパラメータである。
【００６８】
実際に処理部５に実測値である開放電圧値ＶＯｔ及び下限電圧値ＶＬｔの温度補正を行わせる際には、値（Ｔ１，ＶＯｔ）をパラメータとした開放電圧値ＶＯｔの補正のための関係式、及び値（Ｔ１，ＶＯｔ，ＶＯｃ，ＶＬｔ）をパラメータとした下限電圧値ＶＬｔの補正のための関係式（８）を記憶部７に予め記憶させておき、その関係式を用いて処理部５に温度補正処理を行わせるようにする必要がある。
【００６９】
以上のように、本実施形態によれば、上述の第１実施形態とほぼ同様な効果が得られるとともに、実測値である開放電圧値ＶＯｔ及び下限電圧値ＶＬｔを基準温度Ｔｃの値に補正した値を用いて劣化判定を行う構成であるため、種々の温度環境下でも高精度でバッテリ１１の劣化判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るバッテリ状態管理装置のブロック図である。
【図２】図１の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とエンジン始動時の下限電圧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】バッテリの判定結果の出力例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るバッテリ状態管理装置のブロック図である。
【図７】６５℃時の活量と質量モル濃度との関係を示すグラフである。
【図８】２５℃時の活量と質量モル濃度との関係を示すグラフである。
【図９】−３０℃時の活量と質量モル濃度との関係を示すグラフである。
【図１０】各温度における係数Ａ，Ｂの値を示す図である。
【図１１】温度と係数Ａとの関係を示すグラフである。
【図１２】温度と係数Ｂとの関係を示すグラフである。
【図１３】温度とバッテリの内部抵抗との関係を調べた試験結果を示すグラフである。
【図１４】バッテリに所定放電を行わせた際のバッテリの内部抵抗と放電時の電圧降下との関係を調べた試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１  電流センサ
３  電圧センサ
５  処理部
７  記憶部
９  出力部
１１  バッテリ
１３  ＩＧスイッチ
１５  スタータ
【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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【図１４】
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