(57)【要約】【課題】高精度にバッテリの残容量を推定可能なバッテリ残容量推定方法を提供する。【解決手段】ｋ回目（ｋ≧１）のエンジン始動時前の鉛電池の開回路電圧ＯＣＶを測定して鉛電池の残容量Ｑと開回路電圧ＯＣＶとの関係から鉛電池の残容量Ｑを算出し（Ｓ２０２）、エンジン始動時毎に鉛電池の残容量Ｑｉ及び内部抵抗値ｒｉを算出し（Ｓ２０４）、（ｉ−ｋ＋１）個のデータ（Ｑｉ、ｒｉ）の対に成立する相関関係を求め（Ｓ２０６）、鉛電池の履歴が反映された相関関係からｉ回目に算出した鉛電池の内部抵抗値ｒｉに対応する鉛電池の残容量Ｑを算出する（Ｓ２０８）。鉛電池の履歴が反映された相関関係から鉛電池の残容量の誤差を補正する。【選択図】　図２
2004025982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイドルストップ・スタート機能を有する車両に搭載されたバッテリの残容量を推定するバッテリ残容量推定方法であって、
ｋ回目（ｋ≧１）のエンジン始動時前の前記バッテリの開路電圧を測定して予め定められたバッテリの残容量と開路電圧との関係から前記バッテリの残容量を算出し、前記ｋ回目のエンジン始動時の電流変化及び電圧変化から前記バッテリの内部抵抗を算出し、
ｉ（ｉ≧ｋ＋１）回目のエンジン始動時には、（ｉ−１）回目からｉ回目のエンジン始動時の間に前記バッテリに流れる充放電電気量を積算して前記バッテリの残容量を算出し、前記ｉ回目のエンジン始動時の電流変化及び電圧変化から前記バッテリの内部抵抗を算出し、
前記算出した（ｉ−ｋ＋１）個のバッテリの残容量及び内部抵抗の対に成立する相関関係を求め、該求めた相関関係における前記ｉ回目に算出したバッテリの内部抵抗に対応する前記バッテリの残容量を算出する、
ステップを含むバッテリ残容量推定方法。
【請求項２】
前記内部抵抗は、前記エンジン始動前のバッテリの電圧とエンジン始動電流通電開始後所定時間経過時のバッテリの電圧との電圧差を、前記エンジン始動前のバッテリの電流と前記エンジン始動電流通電開始後所定時間経過時のバッテリの電流との電流差で除して得たことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ残容量推定方法。
【請求項３】
前記所定時間は、前記エンジン始動電流通電開始時から５０ｍｓ以内であることを特徴とする請求項２に記載のバッテリ残容量推定方法。
【請求項４】
アイドルストップ・スタート機能を有する車両に搭載されたバッテリの残容量を推定するバッテリ残容量推定方法であって、
ｉ回目（ｉ≧１）のエンジン始動時の前記バッテリに流れる電流及び電圧を微小時間間隔で複数回サンプリングし、前記バッテリの電流及び電圧間に成立する回帰線の傾き及び切片を内部抵抗及び開路電圧として算出し予め定められたバッテリの残容量と開路電圧との関係から前記算出した開路電圧に対応するバッテリの残容量を算出し、
前記算出したｉ個のバッテリの残容量及び内部抵抗の対に成立する相関関係を求め、該求めた相関関係における前記ｉ回目に傾きとして算出したバッテリの内部抵抗に対応する前記バッテリの残容量を算出する、
ステップを含むバッテリ残容量推定方法。
【請求項５】
前記バッテリの温度を測定し、予め定められたバッテリの温度と内部抵抗補正値との関係から前記算出したバッテリの内部抵抗を所定温度における内部抵抗に補正することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のバッテリ残容量推定方法。
【請求項６】
予め定められたバッテリの温度と開路電圧との関係から前記測定したバッテリの開路電圧を所定温度における開路電圧に補正することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のバッテリ残容量推定方法。
【請求項７】
エンジン始動用スタータの特性から決定されるバッテリの最低電圧値と要求電流値とからエンジン始動を許容するバッテリの最大内部抵抗を算出し、前記求めた相関関係において前記最大内部抵抗に対応するバッテリの最小残容量を求め、
前記算出したバッテリの残容量が前記最小残容量よりも小さいときにエンジン始動が不能と判定する、
ステップを更に含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のバッテリ残容量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ残容量推定方法に係り、特に、アイドルストップ・スタート機能を有する車両に搭載されたバッテリの残容量を推定するバッテリ残容量推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両に搭載されたバッテリ（鉛電池）は、走行中、常にオルタネータによりフロート充電され、また負荷もランプ類などに限られていたため、深い放電はされず、ほぼ常時満充電状態付近に保持されていた。しかし、近年環境意識の高まりから、車両からの二酸化炭素の排出を低減する必要が生じ、特に大型バス、トラックなどの車両側では信号待ちなどの停止時にエンジンを停止するアイドルストップ機能を有したシステム車が増加している。
【０００３】
アイドルストップ機能を有したシステム車では、エンジン停止中のエアコン、カーステレオなどの負荷は、すべてバッテリからの電力で賄われる。このため、従来に比べバッテリの深い放電が増加し、バッテリの残容量が小さくなるケースの増加が予想される。バッテリの出力はバッテリの残容量に依存するため、エンジン停止中にバッテリの残容量が小さくなると、エンジンを始動する充分な出力が得られなくなり、エンジン停止後再始動（ＩＳＳ）することができなくなるおそれがある。従って、ＩＳＳ可能な状態を保つために、バッテリの残容量を推定してエンジン始動に必要な出力の有無を監視し、エンジン始動に必要な出力がある場合には、アイドルストップ可能、エンジン始動に必要な出力がない場合には、アイドルストップを止め、バッテリを充電するなどの信号を車両側のコンピュータに送信する必要がある。
【０００４】
バッテリの残容量を推定する方法として、電池の初期の充電状態（ＳＯＣ）に対して、充放電電流の積分値を加えていく方法が知られている。また、例えば、特開平第６−５９００３号及び特開平第９−９６６６５号公報に開示されているように、電気自動車などに搭載されたバッテリの電流、電圧波形から測定される電流−電圧特性と、予め電池特性を測定することによって作成されたバッテリの残容量及び電流−電圧特性テーブルの関係とを比較することでバッテリの残容量を推定する方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法では、充放電電流の積分誤差が蓄積されると共に、電池の未使用状態での自己放電による電池の残容量の初期値の変化等もあり、電池の残容量を推定することが困難である。また、電流−電圧特性を用いる方法においても、予め使用する電池に関して、残容量−電流−電圧特性テーブルのマップデータ等の相関関係を作成しておく必要があるため特定の機種に限定されるので、汎用性が乏しく、電池の履歴が反映されないため、正確に電池の残容量を推定することが困難である。
【０００６】
本発明は上記事案に鑑み、高精度にバッテリの残容量を推定可能なバッテリ残容量推定方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、アイドルストップ・スタート機能を有する車両に搭載されたバッテリの残容量を推定するバッテリ残容量推定方法であって、ｋ回目（ｋ≧１）のエンジン始動時前の前記バッテリの開路電圧を測定して予め定められたバッテリの残容量と開路電圧との関係から前記バッテリの残容量を算出し、前記ｋ回目のエンジン始動時の電流変化及び電圧変化から前記バッテリの内部抵抗を算出し、ｉ（ｉ≧ｋ＋１）回目のエンジン始動時には、（ｉ−１）回目からｉ回目のエンジン始動時の間に前記バッテリに流れる充放電電気量を積算して前記バッテリの残容量を算出し、前記ｉ回目のエンジン始動時の電流変化及び電圧変化から前記バッテリの内部抵抗を算出し、前記算出した（ｉ−ｋ＋１）個のバッテリの残容量及び内部抵抗の対に成立する相関関係を求め、該求めた相関関係における前記ｉ回目に算出したバッテリの内部抵抗に対応する前記バッテリの残容量を算出する、ステップを含む。
【０００８】
第１の態様では、ｋ回目（ｋ≧１）のエンジン始動時前のバッテリの開路電圧を測定して予め定められたバッテリの残容量と開路電圧との関係からバッテリの残容量が算出され、ｋ回目のエンジン始動時の電流変化及び電圧変化からバッテリの内部抵抗が算出され、ｉ（ｉ≧ｋ＋１）回目のエンジン始動時には、（ｉ−１）回目からｉ回目のエンジン始動時の間にバッテリに流れる充放電電気量を積算してバッテリの残容量が算出され、ｉ回目のエンジン始動時の電流変化及び電圧変化からバッテリの内部抵抗が算出され、算出された（ｉ−ｋ＋１）個のバッテリの残容量及び内部抵抗の対に成立する相関関係が求められ、該求めた相関関係におけるｉ回目に算出されたバッテリの内部抵抗に対応するバッテリの残容量が算出される。本態様によれば、エンジン始動時毎に（ｉ−ｋ＋１）個のバッテリの残容量及び内部抵抗の対に成立する相関関係を求め、バッテリの履歴が反映された相関関係からｉ回目に算出したバッテリの内部抵抗に対応するバッテリの残容量を算出するので、バッテリの残容量の誤差が補正され高精度にバッテリの残容量を算出することができる。
【０００９】
第１の態様において、内部抵抗は、エンジン始動前のバッテリの電圧とエンジン始動電流通電開始後所定時間経過時のバッテリの電圧との電圧差を、エンジン始動前のバッテリの電流とエンジン始動電流通電開始後所定時間経過時のバッテリの電流との電流差で除して得ることが好ましい。また、所定時間がエンジン始動電流通電開始時から５０ｍｓを超えると、バッテリに流れる電流及び電圧の誤差が大きくなるので、所定時間をエンジン始動電流通電開始時から５０ｍｓ以内とすることが更に好ましい。
【００１０】
本発明の第２の態様は、アイドルストップ・スタート機能を有する車両に搭載されたバッテリの残容量を推定するバッテリ残容量推定方法であって、ｉ回目（ｉ≧１）のエンジン始動時の前記バッテリに流れる電流及び電圧を微小時間間隔で複数回サンプリングし、前記バッテリの電流及び電圧間に成立する回帰線の傾き及び切片を内部抵抗及び開路電圧として算出し予め定められたバッテリの残容量と開路電圧との関係から前記算出した開路電圧に対応するバッテリの残容量を算出し、前記算出したｉ個のバッテリの残容量及び内部抵抗の対に成立する相関関係を求め、該求めた相関関係における前記ｉ回目に傾きとして算出したバッテリの内部抵抗に対応する前記バッテリの残容量を算出する、ステップを含む。
【００１１】
第２の態様では、ｉ回目（ｉ≧１）のエンジン始動時のバッテリに流れる電流及び電圧が微小時間間隔で複数回サンプリングされ、バッテリの電流及び電圧間に成立する回帰線の傾き及び切片が内部抵抗及び開路電圧として算出され予め定められたバッテリの残容量と開路電圧との関係から算出された開路電圧に対応するバッテリの残容量が算出され、算出されたｉ個のバッテリの残容量及び内部抵抗の対に成立する相関関係が求められ、該求めた相関関係におけるｉ回目に傾きとして算出されたバッテリの内部抵抗に対応するバッテリの残容量が算出される。本態様によれば、エンジン始動時毎にｉ個のバッテリの残容量及び内部抵抗の対に成立する相関関係を求め、バッテリの履歴が反映された相関関係からｉ回目に傾きとして算出したバッテリの内部抵抗に対応するバッテリの残容量を算出するので、バッテリの残容量の誤差が補正され高精度にバッテリの残容量を算出することができる。
【００１２】
第１及び第２の態様において、バッテリの温度を測定し予め定められたバッテリの温度と内部抵抗補正値との関係から、算出したバッテリの内部抵抗を所定温度における内部抵抗に補正すれば、バッテリの内部抵抗の温度依存性を排除できるので、より高精度にバッテリの残容量を算出することができる。また、予め定められたバッテリの温度と開路電圧との関係から、測定したバッテリの開路電圧を所定温度における開路電圧に補正すれば、バッテリの開路電圧の温度依存性を排除できるので、一層高精度にバッテリの残容量を算出することができる。また、エンジン始動用スタータの特性から決定されるバッテリの最低電圧値と要求電流値とからエンジン始動を許容するバッテリの最大内部抵抗を算出し、求めた相関関係における最大内部抵抗に対応するバッテリの最小残容量を求め、算出したバッテリの残容量が最小残容量よりも小さいときにエンジン始動が不能と判定するステップを更に含むようにすれば、エンジン始動が不能かを高精度に判定をすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明を鉛電池の残容量を推定するバッテリ残容量推定装置に適用した第１の実施の形態について説明する。
【００１４】
＜構成＞
図１に示すように、本実施形態のバッテリ残容量推定装置１１は、鉛電池１に流れる電流を測定する電流センサ７、鉛電池１の電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ６、鉛電池１の温度を測定するサーミスタ等の温度センサ１２及び鉛電池１の残容量を演算するマイクロコンピュータ（以下、マイコンという。）８を備えている。
【００１５】
鉛電池１は、鉛電池の容器となる角形の電槽を有している。電槽の材質には、成形性、電気的絶縁性、耐腐食性及び耐久性等の点で優れる、例えば、アクリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の高分子樹脂を選択することができる。電槽の中央部の隔壁にはセンサ挿入孔が形成されている。センサ挿入孔には温度センサ１２が挿入されており、温度センサ１２は接着剤でセンサ挿入孔内に固定されている。また、電槽は、例えば、外周壁の内部を縦横に仕切る隔壁によって２行９列の合計１８個のセル室が画定され一体成形されたモノブロック電槽として構成することができる。電槽内の各セル室には極板群（セル）がそれぞれ１組ずつ収容されており、電槽には合計１８組の極板群が収容されている。各極板群は、未化成負極板６枚及び未化成正極板５枚がガラス繊維からなるリテーナ（セパレータ）を介して積層されており、化成（初充電）後の公称電圧（セル電圧）は２．０Ｖとされている。従って、鉛電池の群電圧は３６Ｖである。電槽の上部は、電槽の上部開口部を密閉するＡＢＳ、ＰＰ、ＰＥ等の高分子樹脂製の上蓋に接着（又は溶着）されている。上蓋には、鉛電池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外部出力端子及び負極外部出力端子が対角隅部に立設されている。
【００１６】
上述した鉛電池１の正極外部出力端子は、ホール素子等の電流センサ７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。）の中央端子に接続されている。ＩＧＮスイッチ９は中央端子とは別にＯＦＦ端子、ＯＮ／ＡＣＣ端子及びＳＴＡＲＴ端子を有しており、中央端子とこれらＯＦＦ、ＯＮ／ＡＣＣ及び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】
電流センサ７は、ホール素子に流れる電流に応じて変化するホール電圧により電流を検出することが可能である。エンジン４始動用スタータ３は、図示しないクラッチ機構を介してエンジン４の回転軸に回転駆動力の伝達が可能である。
【００１８】
また、ＯＮ／ＡＣＣ端子は、エアコン、ラジオ、ランプ等の補機５及び一方向への電流の流れを許容するダイオードを介してエンジン４の回転により発電する発電機２の一端に接続されている。すなわち、ダイオードのアノードは発電機２の一端に、カソードはＯＮ／ＡＣＣ端子に接続されている。エンジン４の回転軸は、不図示のクラッチ機構を介して発電機２に動力の伝達が可能である。このため、エンジン４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発電機２が作動し発電機２からの電力が補機５又は鉛電池１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。
【００１９】
電流センサ７の出力端子は、後述するマイコン８に内蔵されたＡ／Ｄコンバータに接続されている。このため、電流センサ７から出力されたホール電圧はＡ／Ｄコンバータでデジタル値に変換され、マイコン８は鉛電池１に流れる電流値Ｉを取り込むことができる。また、鉛電池１の外部出力端子は、Ａ／Ｄコンバータ６に接続されており、Ａ／Ｄコンバータ６の出力側はマイコン８に接続されている。このため、マイコン８は、鉛電池１の電圧値をデジタル値で取り込むことができる。更に、温度センサ１２の出力端子は、マイコン８に内蔵されたＡ／Ｄコンバータに接続されている。このため、マイコン８は、鉛電池１の温度Ｔをデジタル値で取り込むことができる。なお、マイコン８は、Ｉ／Ｏを介して上位の車両側マイコン１０と通信可能である。
【００２０】
マイコン８は、中央演算処理装置として機能するＣＰＵ、バッテリ残容量推定装置１１の基本制御プログラム及び種々の設定値等が格納された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。また、発電機２、スタータ３及び補機５の他端、鉛電池１の負極外部出力端子及びマイコンは、それぞれグランドに接続されている。
【００２１】
＜動作＞
次に、フローチャートを参照して、マイコン８のＣＰＵを主体としてバッテリ残容量推定装置１１の動作について説明する。なお、マイコン８に電源が投入されると、初期設定状態においてＲＯＭに格納された種々の設定値がＲＡＭに移行され、以下の残容量推定ルーチンが実行される。
【００２２】
図２に示すように、残容量推定ルーチンでは、まず、ステップ２０２において、ｋ回目（ｋ≧１）のエンジン始動時の鉛電池１の内部抵抗値ｒｋ及び残容量Ｑｋを取得するための基準データ取得処理サブルーチンが実行される。
【００２３】
図３に示すように、基準データ取得処理サブルーチンでは、ステップ３０２において、電流センサ７に流れる電流値が所定値（例えば、０．０５Ａ〜０．１Ａ）か否かを判定することにより、ＩＧＮスイッチ９がＯＮ位置に位置したか否かを判断し、肯定判断されるまで待機する。肯定判断のときは、ステップ３０４において、鉛電池１の開回路電圧ＯＣＶｋ及び温度Ｔｋを取り込む。
【００２４】
次のステップ３０６では、ＲＡＭに展開されている鉛電池１の温度Ｔ（°Ｃ）と開回路電圧補正値（ＯＣＶ（Ｔ）−ＯＣＶ（Ｔ２５））（Ｖ）とのデータにより、鉛電池１の温度が温度Ｔｋのときの開回路電圧ＯＣＶｋを室温２５゜Ｃのときの開回路電圧ＯＣＶ（Ｔ２５）に温度補正する。例えば、図８に示すように、鉛電池１の温度Ｔが１０°Ｃのときの開回路電圧補正値は、０°Ｃの開回路電圧補正値０．０５と２５°Ｃの開回路電圧補正値０とから比例計算により、１５×０．０５／２５＝０．０３（Ｖ）として算出される。温度補正後の開回路電圧ＯＣＶ（Ｔ２５）は、ステップ３０４で取り込んだ開回路電圧ＯＣＶｋに開回路電圧補正値（ＯＣＶ（Ｔｋ）−ＯＣＶ（Ｔ２５））を加えたものである。
【００２５】
次いでステップ３０８では、ＲＡＭに展開されている鉛電池１の残容量Ｑと開回路電圧ＯＣＶとの相関関係から（図９参照）、開回路電圧ＯＣＶｋに対応する鉛電池１の残容量Ｑｋを演算し、ステップ３１０において、鉛電池１に流れる電流値及び電圧値を取り込む。なお、鉛電池１からは車両側マイコン１０（ＣＰＵ）を作動させるため、微小電流（＜＜０．０５Ａ）が流れている。
【００２６】
次にステップ３１２において、ＩＧＮスイッチ９がＳＴＡＲＴ位置に位置したか否かを、電流センサ７に流れる電流値が所定値（例えば、０．１Ａ）を超えるか否かを判断することで判定し、否定判定のときはステップ３０４に戻り、肯定判定のときは、エンジン始動回数をカウントするカウンタを１インクリメントし（ｋ＝ｋ＋１）（図７も参照）、次のステップ３１４で、後述する次のエンジン始動時の鉛電池１の残容量Ｑｉ（ｉ＝ｋ＋１）を補正するために、車両走行中、発電機（オルタネータ）２により鉛電池１に充電される充電電気量や、アイドルストップ中、鉛電池１が補機５に供給する放電電気量などの充放電電気量の積算を開始する。次いでステップ３１６において、所定時間（例えば、５０ｍｓ）が経過するまで待機する。
【００２７】
図６に示すように、エンジン始動時の鉛電池１の電流波形は、ＩＧＮスイッチ９がＳＴＡＲＴ位置に位置したエンジン始動電流通電開始時（時刻ｔｓ）の後、１段目のスタータ３への急激な放電が行われ、約５０ｍｓ経過時（時刻ｔｐ）に最初のピークが現われる。その後、減衰する数回のピークを経てエンジン始動が完了する。電流波形は、エンジン４の構造、エンジン４とスタータ３とを繋ぐベルトの摩擦などに影響されるが、概ね図６に示すような波形となる。
【００２８】
次のステップ３１８では、エンジン始動電流通電開始後所定時間経過時の電流値及び電圧値を取り込み、ステップ３２０で、ステップ３１０で取り込んだエンジン始動前の鉛電池１の電圧値とステップ３１８で取り込んだエンジン始動時の電圧値との電圧差ΔＶを、ステップ３１０で取り込んだエンジン始動前の電流値とステップ３１８で取り込んだエンジン始動時の電流値との電流差ΔＩで除した内部抵抗値ｒｋ（電圧差ΔＶ／電流差ΔＩ）の絶対値を演算する。
【００２９】
続いてステップ３２２では、ステップ３０６での温度補正と同様に、鉛電池１の温度が温度Ｔｋ°Ｃのときの内部抵抗値ｒｋを２５゜Ｃのときの内部抵抗値ｒ（Ｔ２５）に温度補正する（図１０参照）。これにより、ｋ回目のエンジン始動時の電流変化及び電圧変化から鉛電池１の内部抵抗値ｒｋが算出される。
【００３０】
次にステップ３２４では、ステップ３０８で演算した鉛電池１の残容量Ｑｋと、ステップ３２２で演算した内部抵抗値ｒｋとをＲＡＭに格納して基準データ取得処理サブルーチンを終了し、図２のステップ２０４に進む。これにより、鉛電池１の残容量Ｑｋ及び内部抵抗値ｒｋの１組のデータ（Ｑｋ、ｒｋ）が得られる。
【００３１】
ステップ２０４では、ｉ回目（ｉ≧ｋ＋１）のエンジン始動時の鉛電池１の内部抵抗値ｒｉ及び残容量Ｑｉを取得するためのデータ取得処理サブルーチンが実行される。
【００３２】
図４に示すように、データ取得処理サブルーチンでは、ステップ４０２において、ステップ３０２と同様にＩＧＮスイッチ９がＯＮ位置に位置したか否かを判断して肯定判断されるまで待機する。肯定判断のときは、次のステップ４０４で、鉛電池１の電流値及び電圧値を取り込む。次にステップ４０６において、ステップ３１２と同様にＩＧＮスイッチ９がＳＴＡＲＴ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４０４に戻り、肯定判断のときは、カウンタを１インクメントし、次のステップ４０８で、前回のエンジン始動時から積算した充放電電気量（ΔＱｉ）を鉛電池１の残容量Ｑｋに加算して残容量Ｑｉを演算する（残容量Ｑｉ＝ｋ＋１＝残容量Ｑｋ＋ΔＱｉ）（図７参照）。これにより、ｋ（ｋ＝ｉ−１）回目からｉ回目のエンジン始動時の間に鉛電池１に流れた充放電電気量分が補正された鉛電池１の現在の残容量Ｑｉが算出される。
【００３３】
次にステップ４１０からステップ４１８では、図３に示したステップ３１６からステップ３２４と同様に、鉛電池１の内部抵抗値ｒｉを算出し、ステップ４１６で演算した内部抵抗値ｒｉとステップ４０８で積算した鉛電池１の残容量ＱｉとをＲＡＭに格納してデータ取得処理サブルーチンを終了し、図２のステップ２０６に進む。これにより、ｉ回目のエンジン始動時の鉛電池１の残容量Ｑｉ及び内部抵抗値ｒｉの１組のデータ（Ｑｉ、ｒｉ）が得られる。
【００３４】
ステップ２０６では、ステップ２０２で得たデータ（Ｑｋ、ｒｋ）とステップ２０４で得たデータ（Ｑｉ、ｒｉ）との（ｉ−ｋ＋１）個の対から最小二乗法により回帰直線の傾きｃ及び切片ｒ０を演算する（図１１参照）。これにより、（ｉ−ｋ＋１）個の鉛電池１の残容量Ｑと内部抵抗値ｒとの対に成立する相関関係（Ｑ−ｒ相関関係）が得られる。
【００３５】
次にステップ２０８では、ｉ回目に演算した鉛電池１の内部抵抗値ｒｉに対応するＱ−ｒ相関関係における（回帰直線上の）鉛電池１の残容量Ｑを演算する。これにより、鉛電池１の履歴が反映されたＱ−ｒ相関関係からｉ回目に算出した鉛電池１の内部抵抗値ｒｉに対応する鉛電池１の残容量Ｑが算出（推定）される。
【００３６】
次のステップ２１０では、エンジン始動を許容する鉛電池１の最大内部抵抗値ｒｍａｘを演算する。すなわち、スタータ３などの仕様（特性）から決定されるエンジン始動を許容する最低電圧値Ｖｍｉｎ及び要求電流値Ｉｒｅｑが設定されており、これら最低電圧値Ｖｍｉｎ及び要求電流値Ｉｒｅｑは、予めＲＡＭに展開されている。鉛電池１の開回路電圧ＯＣＶ、最低電圧値Ｖｍｉｎ、要求電流値Ｉｒｅｑ及び最大内部抵抗値ｒｍａｘの間には、最低電圧値Ｖｍｉｎ＝開回路電圧ＯＣＶ−最大内部抵抗値ｒｍａｘ×要求電流値Ｉｒｅｑの関係がある。ステップ２１０では、この関係を利用して最大内部抵抗値ｒｍａｘを算出する。最大内部抵抗値ｒｍａｘは、鉛電池１がエンジン始動を許容する限界値の意味を有しており、鉛電池１の内部抵抗値ｒｉが最大内部抵抗値ｒｍａｘより大きいとエンジン始動が不能となる。次いでステップ２１２において、Ｑ−ｒ相関関係から最大内部抵抗値ｒｍａｘに対応する鉛電池１の最小残容量Ｑｍｉｎを演算する（図１１参照）。
【００３７】
次にステップ２１４において、ステップ２１２で演算した鉛電池１の最小残容量Ｑｍｉｎがステップ２０８で演算した鉛電池１の残容量Ｑより小さいか否かを判定し、肯定判定のときは、ステップ２１６で車両側マイコン１０へＩ／Ｏを介してＩＳＳ可能通知を出力してステップ２０４に戻る。これにより、車両側マイコン１０は、始動しているエンジン４が停止してもＩＳＳが可能なことを知ることができる。一方、否定判断のときは、ステップ２１８で車両側マイコン１０へＩＳＳ不能通知を出力してステップ２０４に戻る。これにより、車両側マイコン１０は、エンジン４を停止するとＩＳＳが不能なことを知ることができる。従って、車両側マイコン１０はエンジン４を停止させることなくエンジン４の駆動状態で発電機２を作動させて鉛電池１を充電する。
【００３８】
図７に示すように、車両走行中は、エンジン始動（３００Ａ〜５００Ａの大電流パルス放電）、走行、アイドルストップのパターンが繰り返され（ステップ２０４〜ステップ２１８）、エンジン始動時毎に１組のデータ（Ｑｉ、ｒｉ）がＲＡＭに順次格納される。
【００３９】
＜作用・効果等＞
本実施形態のバッテリ残容量推定装置１１では、エンジン始動時毎に（ｉ−ｋ＋１）個の鉛電池１の残容量Ｑｉ及び内部抵抗値ｒｉの対に成立するＱ−ｒ相関関係を求め（ステップ２０６）、鉛電池１の履歴が反映されたＱ−ｒ相関関係からｉ回目に算出した鉛電池１の内部抵抗値ｒｉに対応する鉛電池１の残容量Ｑを算出するので（ステップ２０８）、鉛電池１の残容量Ｑｉの誤差が補正され高精度に鉛電池１の残容量Ｑを算出することができると共に、算出した鉛電池１の残容量Ｑと最小残容量Ｑｍｉｎとを比較してＩＳＳ判定をするので（ステップ２１４）、ＩＳＳ可否判定結果の信頼性を高めることができる（ステップ２１６、２１８）。ＩＳＳ不能判定のときは、エンジン停止前に発電機２から鉛電池１を充電することで、エンジン４を停止しても次のエンジン始動を確保することができる。
【００４０】
また、本実施形態のバッテリ残容量推定装置１１では、エンジン始動時毎にデータ（Ｑｉ、ｒｉ）を取得するため、エンジン始動回数（アイドルストップの回数）が増加するに伴いデータ（Ｑｉ、ｒｉ）数が増加し、鉛電池１の内部抵抗値ｒｉと残容量Ｑｉとのマップの精度が向上していくので、鉛電池１の残容量Ｑを精度良く算出することができる。また、車両上でマップを順次作成するので、予めマップを作成する必要がなく汎用性に優れる。
【００４１】
更に、本実施形態のバッテリ残容量推定装置１１では、エンジン始動時の鉛電池１の内部抵抗値ｒｉを算出するときに、エンジン始動前とエンジン始動電流通電開始後５０ｍｓ以内の１段目の電流値及び電圧値から内部抵抗値ｒｉを算出したので、測定誤差の大きい電流波形の減衰部分を排除して鉛電池１の充電、放電分極の影響の有無に拘わらず鉛電池１の残容量Ｑを推定することができる。
【００４２】
更にまた、本実施形態のバッテリ残容量推定装置１１では、バッテリとして鉛電池１を用いることで、鉛電池１の開回路電圧ＯＣＶ及び残容量Ｑ（図９参照）、内部抵抗値ｒ及び残容量Ｑ（図１１参照）間の高い相関関係が得られ、仮に粗いマップを用いても高精度に鉛電池１の残容量Ｑの算出及びＩＳＳ判定をすることができる。
【００４３】
更に、本実施形態のバッテリ残容量推定装置１１では、鉛電池１の温度Ｔを測定し、鉛電池１の温度Ｔと内部抵抗補正値との相関関係から鉛電池１の内部抵抗値ｒの温度補正をしたので（図１０参照）、温度依存性を排除して鉛電池１の残容量Ｑを算出することができる。
【００４４】
また、本実施形態のバッテリ残容量推定装置１１では、鉛電池１の温度Ｔを測定し、鉛電池１の温度Ｔと開回路電圧ＯＣＶとの相関関係から鉛電池１の開回路電圧ＯＣＶの温度補正をしたので（図８参照）、温度に依存する鉛電池１の残容量Ｑを温度依存性を排除して算出することができ、作成されるマップの数を少なくすることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、ＩＧＮスイッチがＯＮ位置に位置したときに、エンジン始動前の開回路電圧ＯＣＶを取り込む例を示したが、車両が停止して長時間経過し鉛電池１が平衡状態になっているときに、開回路電圧ＯＣＶを取り込むようにしてもよい。このようにすれば、測定誤差の少ない鉛電池１の開回路電圧ＯＣＶからより高精度に鉛電池１の残容量Ｑを算出（推定）することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、ＩＳＳ機能を有する車両に搭載されたバッテリとして鉛電池１を例示したが、例えば、鉛電池１とリチウムイオン二次電池とを並列接続したり、鉛電池１とニッケル水素電池を並列接続したハイブリッド電池に適用してもよい。
【００４７】
更に、本実施形態では、エンジン始動時毎にデータ取得処理サブルーチンにおいて、データ（Ｑｉ、ｒｉ）を取得する例を示したが、エンジン始動回数が所定回数毎（例えば、５回毎）にデータ（Ｑｉ、ｒｉ）を取得するようにしてもよいし、データ（Ｑｉ、ｒｉ）を１組得る毎に鉛電池１の残容量Ｑｉと内部抵抗値ｒｉと対の相関関係を求める例を示したが、データ（Ｑｉ、ｒｉ）を例えば５組得る毎に相関関係を求めるようにしてもよい。このようにすれば、バッテリ残容量推定装置１１の演算量を低減させることができる。更に、本実施形態では、エンジン始動時毎に、鉛電池１の温度Ｔを測定する例を示したが、温度Ｔは短い時間では大きく変化しないので、所定時間（例えば、１０分）毎に温度Ｔを測定するようにしてもよい。このようにすれば、バッテリ残容量推定装置１１の演算負荷を小さくすることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、（ｉ−ｋ＋１）個のデータ（Ｑｉ、ｒｉ）対から最小二乗法により回帰直線を求める例を示したが、高次の回帰曲線を求めるようにしてもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、ＩＳＳ可能なときは可能通知を、不能なときは不能通知をそれぞれ車輌側マイコン１０に出力する例を示したが、ＩＳＳ不能なときには警報器に信号を出力して警報を出すようにしてもよい。
【００５０】
そして、本実施形態では、ｋ回目（ｋ≧１）及びｉ回目（ｉ≧ｋ＋１）のエンジン始動時に基準データ取得処理サブルーチン及びデータ取得処理サブルーチンで鉛電池１のデータ（Ｑｋ、ｒｋ）及びデータ（Ｑｉ、ｒｉ）を取得する例を示したが、ｋ回目は１回目（ｉ回目は２回目）に限定されない。このため、本バッテリ残容量推定装置１１を後付けするようにしてもよい。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、本発明をバッテリ残容量推定装置に適用した第２の実施の形態について説明する。本実施形態のバッテリ残容量推定装置は、エンジン始動時の鉛電池１に流れる電流及び電圧間に成立する回帰直線の傾き（内部抵抗）及び切片（開路電圧）から鉛電池１の内部抵抗値ｒｉ及び残容量Ｑｉ（ｉ≧１）を得るものである。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素及びステップには同一の符号を付してその説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。
【００５２】
本実施形態の残容量推定ルーチンでは、図２に示したステップ２０２を欠き、ステップ２０４では図５に示すデータ取得処理サブルーチンが実行される。
【００５３】
本実施形態のデータ取得処理サブルーチンでは、ステップ６０２において、ＩＧＮスイッチ９がＳＴＡＲＴ位置に位置するまで待機し、ＳＴＡＲＴ位置に位置したときは、次のステップ６０４において、ｉ回目のエンジン始動開始時（時刻ｔｓ）から第１の所定時間（例えば、１ｍｓ〜１０ｍｓ）が経過するまで待機し、第１の所定時間経過後、ステップ６０６において、鉛電池１に流れる電流値Ｉｊ及び電圧値Ｖｊ（ｊ≧１）をＲＡＭに格納する。次にステップ６０８において、エンジン始動開始から第２の所定時間（例えば、５０ｍｓ）以内かを判断し、否定判断のときはステップ６０４に戻りデータのサンプリングを続け、肯定判断のときはステップ６１０に進む。これにより、エンジン始動開始後、鉛電池１に流れる電流値Ｉｊ及び電圧値Ｖｊが微少時間間隔（１ｍｓ〜１０ｍｓ）で複数回サンプリングされ、ｊ組のデータ（Ｉｊ、Ｖｊ）が得られる（ｊ：第２の所定時間／第１の所定時間）。
【００５４】
次にステップ６１０では、ｊ組のデータ（Ｉｊ、Ｖｊ）間に成立する回帰直線の傾き及び切片を内部抵抗値ｒｉ及び開回路電圧ＯＣＶｉとして演算する。次のステップ６１２では、第１実施形態のステップ３０６と同様に、開回路電圧ＯＣＶｉを室温２５゜Ｃにおける開回路電圧ＯＣＶｉに補正し、次いでステップ６１４では、第１実施形態のステップ３０８と同様に、鉛電池１の開回路電圧ＯＣＶｉに対応する鉛電池１の残容量Ｑｉを演算する。次に、ステップ６１６では、ステップ６１４で演算された鉛電池１の残容量Ｑｉと、ステップ６１０で演算された内部抵抗値ｒｉとをＲＡＭに格納してデータ取得処理サブルーチンを終了し、図２のステップ２０６に進む。これにより、鉛電池１の残容量Ｑｉ及び内部抵抗値ｒｉの１組のデータ（Ｑｉ、ｒｉ）が得られる。以降のエンジン始動時も同様にデータ取得処理サブルーチンが実行され、データ（Ｑ、ｒ）が得られる。
【００５５】
本実施形態のバッテリ残容量推定装置では、ｉ回目と（ｉ＋１）回目のエンジン始動時の間に鉛電池１に流れる電流を積算せず、エンジン始動時の鉛電池１に流れる電流及び電圧間に成立する回帰直線の傾き及び切片からＱ−ｒ相関関係を求め、Ｑ−ｒ相関関係から鉛電池１の残容量Ｑを算出するので、電流センサ７による鉛電池１の残容量Ｑｉの測定誤差（積算誤差）が蓄積されないので、高精度に鉛電池１の残容量Ｑを算出することができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、エンジン始動時に鉛電池１に流れる電流及び電圧を微小時間間隔で複数回サンプリングするときに、第１及び第２の所定時間からサンプリングの回数が定まる例を示したが、予めサンプリングする回数を定めておいてデータを取得するようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ｉ回目のエンジン始動時毎に（ｉ−ｋ＋１）又はｉ個のバッテリの残容量及び内部抵抗の対に成立する相関関係を求め、バッテリの履歴が反映された相関関係からｉ回目に算出されたバッテリの内部抵抗に対応するバッテリの残容量を算出するので、バッテリの残容量の誤差が補正され高精度にバッテリの残容量を算出することができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能な第１実施形態のバッテリ残容量推定装置を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のバッテリ残容量推定装置の残容量推定ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】残容量推定ルーチンのステップ２０２の詳細を示す基準データ取得処理サブルーチンのフローチャートである。
【図４】残容量推定ルーチンのステップ２０４の詳細を示すデータ取得処理サブルーチンのフローチャートである。
【図５】第２実施形態の残容量推定ルーチンのステップ２０４の詳細を示すデータ取得処理サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図６】エンジン始動時の鉛電池の電流波形を示すグラフである。
【図７】鉛電池の充放電パターンを模式的に示すグラフである。
【図８】鉛電池の温度と開回路電圧補正値との関係を示すグラフである。
【図９】鉛電池の残容量と開回路電圧との関係を示すグラフである。
【図１０】鉛電池の温度と内部抵抗補正値との関係を示すグラフである。
【図１１】鉛電池の残容量と内部抵抗値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　鉛電池（バッテリ）
４　エンジン
８　マイコン
１１　バッテリ残容量推定装置
【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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