(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、前記バッテリに対して充電電力を供給する発電機の発電電圧を制御する発電制御手段と、前記バッテリの充放電電流値を検出するバッテリ状態検出手段と、前記バッテリの劣化状態を判定する劣化判定手段と、を備えるバッテリの劣化判定装置において、
前記発電制御手段は、前記劣化判定手段による劣化判定が行われる前にバッテリの充電状態を満充電まで充電し、
前記劣化判定手段は、前記バッテリ状態検出手段によって検出された前記バッテリの充電電流が予め設定された満充電判定用閾値より小さくなった場合に前記バッテリから放電を開始するとともに、前記発電機が前記バッテリから放電が行われる電圧以下の所定の電圧で発電を行っている際に前記バッテリから放電される電流の電流値と予め設定された放電電流閾値とに基づいて、前記バッテリの劣化判定を行うことを特徴とするバッテリの劣化判定装置。
【請求項２】
前記劣化判定手段が行う劣化判定中に前記発電制御手段が行う発電の所定の電圧とは、バッテリから放電が行われる電圧であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリの劣化判定装置。
【請求項３】
前記劣化判定手段は、運転者ヘバッテリ交換の推奨を運転者に報知する第一の閾値と、アイドリングストップを行わない第一の閾値より低い第二の閾値と、の２種類の閾値を用いて劣化判定を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリの劣化判定装置。
【請求項４】
前記劣化判定手段は、前記発電制御手段による充電が完了後、所定時間が経過したのちに劣化判定を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリの劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はバッテリの劣化判定装置に係り、特にアイドリングストップ（「ＩＳ」とも記載する。）機能を搭載する車両における内燃機関のアイドリングストップ制御に関し、具体的には、内燃機関の再始動に使用するバッテリの劣化判定と、アイドリングストップ機能の禁止判定とを行うバッテリの劣化判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の自動停止、再始動を行うアイドリングストップ機能を搭載する車両において、鉛バッテリ（単に「バッテリ」ともいう。）が劣化している場合は、スタータを十分に駆動させることができないため、内燃機関の始動不良が発生する恐れがある。
このとき、内燃機関の始動不良を防ぐためには、バッテリの劣化を判定し、アイドリングストップを禁止する必要がある。
例えば、後述の特許文献１には、バッテリの電圧から劣化を判定する方法が開示されている。
そして、特許文献１においては、バッテリ満充電状態からアイドリングストップを開始し、アイドリングストップ中のバッテリ放電電流およびバッテリ端子間電圧の推移から寄生容量を算出し、寄生容量が所定の寿命レベルを下回った時にバッテリ寿命であると判定している。
また、後述の特許文献２には、クランキング時の電圧降下量とクランキング後のオルタネータからの充電電流の極大値とを用いて、該２つの検出値が所定値以下の場合は劣化していると判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８３５３５５号公報
【特許文献２】特開２００５−１２７２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のバッテリの劣化判定装置において、上述の特許文献１の方法では、アイドリングストップをしている際に判定を行うものであるが、もし劣化判定が成立した場合には、その後の再始動が失敗する可能性があるという不都合がある。
また、上述の特許文献２においては、クランキング時の使用状態や周辺環境（例えば、気温、内燃機関の始動間隔など）に大きく依存しているため、正確な判定が行えないことがあり、閾値と余裕を持った設定をし、バッテリを有効に使用できないとともに、閾値の設定によっては再始動に失敗する可能性があるという不都合がある。
したがって、アイドリングストップ等からの始動不良を防ぐという目的からすると、アイドリングストップをする前、またバッテリの特性が安定した状態のエンジン回転中に劣化を判定することが望ましい。
【０００５】
この発明は、アイドリングストップ前に劣化判定を行い、内燃機関の再始動不能の状態を防止するバッテリの劣化判定装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、バッテリと、前記バッテリに対して充電電力を供給する発電機の発電電圧を制御する発電制御手段と、前記バッテリの充放電電流値を検出するバッテリ状態検出手段と、前記バッテリの劣化状態を判定する劣化判定手段と、を備えるバッテリの劣化判定装置において、前記発電制御手段は、前記劣化判定手段による劣化判定が行われる前にバッテリの充電状態を満充電まで充電し、前記劣化判定手段は、前記バッテリ状態検出手段によって検出された前記バッテリの充電電流が予め設定された満充電判定用閾値より小さくなった場合に前記バッテリから放電を開始するとともに、前記発電機が前記バッテリから放電が行われる電圧以下の所定の電圧で発電を行っている際に前記バッテリから放電される電流の電流値と予め設定された放電電流閾値とに基づいて、前記バッテリの劣化判定を行うことを特徴とする。 
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、アイドリングストップ前に劣化判定を行うことで内燃機関の再始動不能の状態を防止することが可能である。
また、バッテリセンサとして電流計の設置のみで、高精度な劣化判定法の提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１はバッテリの劣化判定装置の劣化判定用フローチャートである。（実施例）
【図２】図２はバッテリの劣化判定装置のシステム構成図である。（実施例）
【図３】図３はバッテリの劣化判定装置の劣化判定電流閾値決定用フローチャートである。（実施例）
【図４】図４は発電機の発電状態またはバッテリ充放電状態の時間推移を示し、（ａ）はバッテリ充電状態ＳＯＣ（％）を示すタイムチャート、（ｂ）は発電機発電電圧（Ｖ）を示すタイムチャート、（ｃ）はバッテリ充放電電流（Ａ）を示すタイムチャートである。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
図１〜図４はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１はバッテリの劣化判定装置である。
このバッテリの劣化判定装置１は、車両（図示せず）に搭載される内燃機関２からの動力によって発電機３を駆動させた際に、この発電機３からの電力を電気負荷４に供給する一方、バッテリ５へも供給すべく接続し、このバッテリ５の状態を判定している。
つまり、前記バッテリの劣化判定装置１においては、図２に示す如く、車両に前記内燃機関２を搭載した際に、この内燃機関２から動力が伝達されるように内燃機関２に前記発電機３を連絡するように設けている。
また、前記バッテリの劣化判定装置１は、発電機３に電力線６によって電気負荷４を接続して設けた際に、この電力線６の途中に前記バッテリ５を接続している。
【００１１】
また、前記バッテリの劣化判定装置１は、制御部７を有し、この制御部７内に、前記バッテリ５の充放電電流値を検出するバッテリ状態検出手段８と、前記バッテリ５に対して充電電力を供給する前記発電機３の発電電圧を制御する発電制御手段９と、前記バッテリ５の劣化状態を判定する劣化判定手段１０と、を備えている。
このとき、前記バッテリの劣化判定装置１の制御部７は、各種の制御内容や検出データなどを記憶するメモリ１１、及び、制御の際の時間計測を行うタイマ１２をも備えている。
そして、前記バッテリ状態検出手段８や前記発電制御手段９、前記劣化判定手段１０、前記メモリ１１、前記タイマ１２を備える前記バッテリの劣化判定装置１の制御部７を、前記発電機３に接続し、この発電機３に発電電圧指示を出力する。
また、バッテリの劣化判定装置１の制御部７を、前記バッテリ５に設けられるバッテリセンサ１３に接続し、このバッテリセンサ１３からの充放電電流や電圧の検出信号を入力している。
更に、前記バッテリの劣化判定装置１の制御部７を、液晶画面などからなる報知手段１４に接続し、この報知手段１４にインジケータまたは文字情報を表示する信号を出力する。
更にまた、前記バッテリの劣化判定装置１は、アイドリングストップ許可判定、または、アイドリングストップ禁止判定のために、図示しない制御手段（「ＥＣＵ」ともいう。）に信号を出力する機能をも備えている。
【００１２】
前記劣化判定手段１０は、前記発電機３が所定の電圧で発電を行っている際に、前記バッテリ５から放電される電流の電流値と予め設定された放電電流閾値とに基づいて、前記バッテリ５の劣化判定を行う構成とする。
詳述すれば、前記劣化判定手段１０は、前記発電機３が所定の電圧で発電を行っている、いわゆるアイドリングストップ前に、前記バッテリ５の劣化判定を行い、前記内燃機関２の再始動不能の状態を防止している。
また、前記バッテリ５にバッテリセンサ１３を設け、このバッテリセンサ１３として電流計の設置のみで、高精度な劣化判定法の提供を可能としている。
【００１３】
そして、前記劣化判定手段１０が行う劣化判定中に前記発電制御手段９が行う発電の所定の電圧を、前記バッテリ５から放電が行われる電圧以下としている。
さすれば、前記バッテリ５からの放電を優先させることで、好適に劣化判定を行うことができる。
また、バッテリ５から放電される電圧値が前記発電機３から発電される所定の電圧まで低下した場合に、発電機３が発電電力を上昇させることで車両の前記電気負荷４への電力供給力を維持することが可能である。
【００１４】
更に、前記劣化判定手段１０は、運転者ヘバッテリ交換の推奨を運転者に報知する第一の閾値と、アイドリングストップを行わない第一の閾値より低い第二の閾値と、の２種類の閾値を用いて劣化判定を行っている。
このとき、アイドリングストップ機能を搭載する車両において、前記内燃機関２の再始動に使用するバッテリの劣化判定と、アイドリングストップ機能の禁止判定とを行う際には、上記２種類の第一の閾値及び第二の閾値に加え、図４（ｃ）から明らかなように、これらの第一の閾値及び第二の閾値より低い、すなわち充電側に前記バッテリ５の充電状態を判定する満充電判定用閾値を設定し、合計３種類の閾値を使用している。
つまり、この発明の実施例１においては、バッテリ交換推奨報知用の前記第一の閾値と、この第一の閾値より低い、アイドリングストップ禁止判定用の第二の閾値と、この第二の閾値より低い、前記バッテリ５の満充電判定用閾値と、の３種類を設定している。
これにより、運転者に対して前記バッテリ５の劣化状態を適切に報知することが可能であるとともに、正確なアイドリングストップ禁止の判定に寄与することができる。
【００１５】
前記発電制御手段９は、前記劣化判定手段１０による劣化判定が行われる前にバッテリ５の充電状態を満充電まで充電を行っている。
つまり、予め設定した前記バッテリ５の満充電判定用閾値を使用し、前記バッテリセンサ１３からの検出信号に基づいてバッテリ５の充電状態を検出し、前記発電制御手段９から前記発電機３に出力する発電電圧指示によって、前記バッテリ５の充電状態を満充電まで充電するものである。
これにより、前記バッテリ５の劣化判定を行う前条件を統一することができ、高精度での劣化判定が可能となるものである。
【００１６】
また、前記劣化判定手段１０は、前記発電制御手段９による充電が完了後、所定時間が経過した後に劣化判定を行っている。
つまり、前記発電制御手段９による充電が完了した後には、前記タイマ１２をリセットした後に、タイマ１２による計測を開始し、予め設定した所定時間が経過した後に前記劣化判定手段１０による前記バッテリ５の劣化判定を開始するものである。
これにより、所定時間が経過することによって前記バッテリ５の放電特性が安定することなり、このバッテリ５の放電特性が安定した後に劣化判定を行うことができるため、好適に劣化判定を行うことができる。
【００１７】
次に、図１の前記バッテリの劣化判定装置１の劣化判定用フローチャートに沿って、作用を説明する。
【００１８】
このバッテリの劣化判定装置１の劣化判定用プログラムがスタート（１０１）すると、バッテリ充電制御の処理（１０２）に移行する。
このバッテリ充電制御の処理（１０２）は、前記バッテリ５の劣化判定を行う前条件を統一するために、前記発電制御手段９から前記発電機３に出力する発電電圧指示によって、バッテリ５の充電状態を満充電とする処理である。
そして、バッテリ充電状態は満充電か否かの判断（１０３）に移行する。
このバッテリ充電状態は満充電か否かの判断（１０３）においては、予め設定した前記バッテリ５の満充電判定用閾値を使用し、前記バッテリセンサ１３からの検出信号に基づいてバッテリ５の充電状態を検出している。
バッテリ充電状態は満充電か否かの判断（１０３）がＮＯの場合には、上述したバッテリ充電制御の処理（１０２）に戻る。
このバッテリ充電制御の処理（１０２）に戻った際には、前記バッテリ５の充電状態が満充電に到達していないため、図４（ａ）に示す如く、判定前充電を開始し、図４（ｂ）に示す如く、前記発電制御手段９から前記発電機３に出力する発電電圧を高電圧に切り替えた発電電圧指示によって、図４（ｃ）に示す如く、前記バッテリ５の判定前充電を行う。
ここで言う高電圧とは、通常より高い電圧のことであり、具体的には１３Ｖの発電指示値を１５Ｖへ切り替えることを意味する。
その後、バッテリ充電状態は満充電か否かの判断（１０３）に移行し、この判断（１０３）がＹＥＳの場合には、前記発電機３の発電電圧を所定値まで低下させる処理（１０４）に移行する。
この処理（１０４）においては、図４（ｂ）に示す如く、前記発電制御手段９から前記発電機３に出力する発電電圧切り替えのための発電電圧指示を、高電圧から低電圧に切り替える。
そして、前記発電機３の発電電圧を所定値まで低下させた後には、前記タイマ１１をリセットする処理（１０５）に移行し、その後にタイマ１１により計測を開始する処理（１０６）に移行する。
この処理（１０５）及び処理（１０６）においては、予め設定した所定時間が経過することによって、前記バッテリ５の放電特性の安定化を図っている。
上述の処理（１０６）の後には、所定時間が経過したか否かの判断（１０７）に移行する。
この判断（１０７）においては、予め設定した所定時間が経過したか否かを判断することによって、前記バッテリ５の放電特性の安定化を判断している。
所定時間が経過したか否かの判断（１０７）がＮＯの場合には、この判断（１０７）がＹＥＳとなるまで、判断（１０７）繰り返し行う。
所定時間が経過したか否かの判断（１０７）がＹＥＳの場合には、前記バッテリ５の放電電流を検出する処理（１０８）に移行する。
この処理（１０８）においては、前記バッテリセンサ１２によってバッテリ５の放電電流を検出している。
そして、バッテリ５の放電電流を検出する処理（１０８）の後に、バッテリ５からの放電電流が第一の閾値以上か否かの判断（１０９）に移行する。
この判断（１０９）においては、所定時間の経過後にバッテリ５からの放電電流を検出し、この放流電流が運転者ヘバッテリ交換の推奨を運転者に報知する第一の閾値以上であるか否かを判定している。
このバッテリ５からの放電電流が第一の閾値以上か否かの判断（１０９）がＹＥＳ、つまり、バッテリ５からの放電電流が第一の閾値以上の場合には、バッテリ正常判定・アイドリングストップ許可判定の処理（１１０）に移行する。
この処理（１１０）においては、前記バッテリ５が正常であると判定するため、運転者への報知は行わないとともに、アイドリングストップの許可判定の信号を制御手段（ＥＣＵ）に出力している。
このバッテリ正常判定・アイドリングストップ許可判定の処理（１１０）の後には、後述する前記バッテリの劣化判定装置１の劣化判定用プログラムのエンド（１１４）に移行する。
また、上述した前記バッテリ５からの放電電流が第一の閾値以上か否かの判断（１０９）において、この判断（１０９）がＮＯ、つまり、バッテリ５からの放電電流が第一の閾値未満の場合には、バッテリ５からの放電電流が第二の閾値以上か否かの判断（１１１）に移行する。
この判断（１１１）においては、バッテリ５からの放電電流が、第一の閾値より低く、かつ、アイドリングストップを行わない第二の閾値以上であるか否かを判定している。
そして、バッテリ５からの放電電流が第二の閾値以上か否かの判断（１１１）がＹＥＳ、つまり、バッテリ５からの放電電流が第二の閾値以上の場合には、バッテリ交換推奨判定・アイドリングストップ許可判定の処理（１１２）に移行する。
この処理（１１２）においては、前記バッテリ５の状態が交換推奨状態であると判定し、前記報知手段１４へ信号を出力して運転者への報知を行うとともに、アイドリングストップの許可判定の信号を制御手段（ＥＣＵ）に出力している。
このバッテリ交換推奨判定・アイドリングストップ許可判定の処理（１１２）の後には、後述する前記バッテリの劣化判定装置１の劣化判定用プログラムのエンド（１１４）に移行する。
更に、前記バッテリ５からの放電電流が第二の閾値以上か否かの判断（１１１）において、この判断（１１１）がＮＯ、つまり、バッテリ５からの放電電流が第二の閾値未満の場合には、バッテリ劣化判定・アイドリングストップ禁止判定の処理（１１３）に移行する。
この処理（１１３）においては、前記バッテリ５の状態が劣化状態であるため、バッテリ５の交換が必要であると判定し、前記報知手段１３へ信号を出力して運転者への報知を行うとともに、アイドリングストップ禁止の判定信号を制御手段（ＥＣＵ）に出力している。
このバッテリ劣化判定・アイドリングストップ禁止判定の処理（１１３）の後には、後述する前記バッテリの劣化判定装置１の劣化判定用プログラムのエンド（１１４）に移行する。
【００１９】
図３の前記バッテリの劣化判定装置１の劣化判定電流閾値決定用フローチャートに沿って、作用を説明する。
追記すると、前記バッテリの劣化判定に使用する発電電圧指示値及び劣化判定電流の閾値の決定方策において、発電電圧指示値は、大き過ぎると劣化していないバッテリにおいても放電できなくなり、逆に小さ過ぎると車両の各コントローラなどの電気負荷が正常動作しなくなってしまう可能性があるため、車両が正常動作する範囲内で低い値に設定する必要がある。
【００２０】
このバッテリの劣化判定装置１の劣化判定電流閾値決定用プログラムが開始（２０１）すると、まず、使用するバッテリ（新品）を用意する処理（２０２）、及び、用意したバッテリを車両に搭載する処理（２０３）に順次移行する。
そして、上述したバッテリの劣化判定の制御と同様に、バッテリのバッテリ放電電流を計測するために、バッテリを満充電にする処理（２０４）に移行する。
この処理（２０４）の後には、発電機発電電圧を所定値まで下げる処理（２０５）に移行する。
発電機発電電圧を所定値まで下げる処理（２０５）の後には、バッテリ放電電流を計測する処理（２０６）に移行する。
このため、上述の処理（２０４）〜処理（２０６）までの各処理を行い、バッテリの劣化判定の制御と同様な方策によって、バッテリのバッテリ放電電流を計測している。
そして、バッテリ放電電流を計測する処理（２０６）の後は、バッテリを車両から取り外し耐久試験等で劣化させる処理（２０７）に移行する。
この処理（２０７）においては、耐久試験等を利用してバッテリの劣化を促進させている。
また、バッテリを車両から取り外し耐久試験等で劣化させる処理（２０７）後は、バッテリの劣化度が使用限界に達したか否かの判断（２０８）に移行する。
この判断（２０８）において、バッテリの劣化度の判定方法としては、内部抵抗値や残存容量の値で基準を設定する方法や、実際に車両で使用し始動に失敗するかどうかを確認する方法などが考えられる。
バッテリの劣化度が使用限界に達したか否かの判断（２０８）において、判断（２０８）がＮＯの場合には、上述の用意したバッテリを車両に搭載する処理（２０３）に戻る。
つまり、バッテリ（新品）の劣化度が使用限界に達していないため、再度、上述の処理（２０４）〜処理（２０６）までの各処理に戻してバッテリを徐々に劣化させ、バッテリのバッテリ放電電流の計測を実行するものである。
このとき、上述の処理（２０３）〜判断（２０８）までの各工程を繰り返し行うことによって、バッテリの使用限界になる直前のバッテリ放電電流値を求めている。
バッテリの劣化度が使用限界に達したか否かの判断（２０８）がＹＥＳの場合には、前回計測したバッテリ放電電流を閾値として採用する処理（２０９）に移行する。
つまり、この処理（２０９）においては、前工程である判断（２０８）でバッテリの劣化度が使用限界に達したため、前回計測したバッテリ放電電流が直前のバッテリ放電電流値となり、この直前のバッテリ放電電流値を閾値として採用している。
そして、前回計測したバッテリ放電電流を閾値として採用する処理（２０９）の後には、前記バッテリの劣化判定装置１の劣化判定電流閾値決定用プログラムの終了（２１０）に移行する。
【００２１】
上述した本発明の実施例により、前記バッテリ５の劣化判定を走行中のアイドリングストップ実行前の任意のタイミングで実行することが可能となり、アイドリングストップからの再始動失敗を防止することができる。
また、前記内燃機関２の駆動時に前記発電機３の発電電圧を変化させ、その時のバッテリ放電電流から前記バッテリ５の劣化度を判定することにより、アイドリングストップ前やクランキング時以外（例えば、「内燃機関駆動時」とも勘案できる。）にバッテリの劣化を検出することができるため、アイドリングストップからの再始動失敗を防止することができる。
【００２２】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００２３】
例えば、この発明の実施例においては、前記発電制御手段から前記発電機に出力する発電電圧指示によって、発電機の発電電圧を所定値まで低下させる構成としたが、車両に複数の蓄電池が搭載されている場合、前記発電制御手段から前記発電機に出力する発電電圧指示によって、発電機の発電電圧を０Ｖまで低下させる特別構成とすることも可能である。
すなわち、前記発電制御手段からの発電電圧指示によって、発電機の発電電圧を０Ｖまで低下させた際に、バッテリの劣化度合いに応じて低下するバッテリの電圧を用いて劣化判定をするものである。
【符号の説明】
【００２４】
１  バッテリの劣化判定装置
２  内燃機関
３  発電機
４  電気負荷
５  バッテリ
６  電力線
７  制御部
８  バッテリ状態検出手段
９  発電制御手段
１０  劣化判定手段
１１  メモリ
１２  タイマ
１３  バッテリセンサ
１４  報知手段
【図１】
0006583718.tif 000002
【図２】
0006583718.tif 000003
【図３】
0006583718.tif 000004
【図４】
0006583718.tif 000005