(57)【要約】【課題】アイドルストップ機能を備えた車両用の蓄電池において、車両停止時にアイドルストップする場合、蓄電池がアイドルストップ後のエンジン再始動に適した状態にあるかどうかを判定し、それに基いてアイドルストップの可否判定を精度よく行うことのできる蓄電池の状態判定方法を提供すること。【解決手段】車両が停車中のアイドルストップ、すなわちエンジンの停止を行なうアイドルストップ車両において、このアイドルストップ後のエンジン再始動時に電力を供給する蓄電池の状態判定方法において、前記蓄電池にパルス状の放電あるいは充電、もしくは放電と充電の組み合わせのいずれかを行ない、その際の蓄電池電圧の挙動からアイドルストップを行なっても良いかどうかの可否判定を行なう。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が停車中のアイドルストップ、すなわちエンジンの停止を行なうアイドルストップ車両において、このアイドルストップ後のエンジン再始動時に電力を供給する蓄電池の状態判定方法において、前記蓄電池にパルス状の放電あるいは充電、もしくは放電と充電の組み合わせのいずれかを行ない、その際の蓄電池電圧の挙動からアイドルストップを行なっても良いかどうかの可否判定を行なうことを特徴とする蓄電池の状態判定方法。
【請求項２】
前記車両の走行速度が所定速度以下となった場合に前記可否判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池の状態判定方法。
【請求項３】
前記可否判定におけるパルス放電もしくはパルス充電時の蓄電池電圧の変化の絶対値（｜ΔＶ｜）を前記パルス放電もしくはパルス充電時による放電電流もしくは充電電流の変化（ΔＩ）の絶対値（｜ΔＩ｜）で徐することによって得られる蓄電池の内部抵抗（Ｒ）によって前記可否判定を行うことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の蓄電池の状態判定方法。
【請求項４】
蓄電池の充電状態（ＳＯＣ）を検出する手段を備え、前記ＳＯＣ値に基いて前記可否判定を行うことを特徴とする請求項１、２もしくは３に記載の蓄電池の状態判定方法。
【請求項５】
前記可否判定において否判定の回数に応じて蓄電池の寿命を判定する請求項１、２、３もしくは４に記載の蓄電池の状態判定方法。
【請求項６】
蓄電池のＳＯＣが制御されるＳＯＣ領域内の上限近傍にある場合の否判定の回数（ＮＵ）に応じて蓄電池の寿命を判定する請求項５に記載の蓄電池の状態判定方法。
【請求項７】
前記回数（ＮＵ）と前記蓄電池のＳＯＣが制御されるＳＯＣ領域内の下限近傍にある場合の否判定の回数（ＮＬ）を計測し、これら回数とそれぞれの回数の寿命に対する寄与度に応じて蓄電池の寿命を判定する請求項６に記載の蓄電池の状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両が停車中のアイドルストップ、すなわちエンジンの停止を行うアイドルストップ車両に用いられる蓄電池の状態判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に搭載される蓄電池は、エンジンの始動、ライトの点灯、エアコンの駆動等に使用されており、自動車の走行時には蓄電池の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）は１００％以上になるように規定された電圧によって定電圧充電されている。
【０００３】
近年、自動車の燃費向上を目的に、車両の減速時のエネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電池に蓄える回生充電システムが提案されている。このような回生充電を効率よく行なうためには、ＳＯＣを１００％未満の部分充電状態（ＰＳＯＣ：Ｐａｒｔｉａｌ  Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）に制御し、蓄電池の充電が行なわれやすくする必要がある。しかしながら、特に蓄電池として鉛蓄電池を用いた場合、ＳＯＣが５０％を下回ると鉛蓄電池の劣化が急激に進行することも知られている。
【０００４】
このＳＯＣが低下することによる鉛蓄電池の劣化は、電解液中の硫酸濃度に関連し、ＳＯＣが５０％を下回った状態では、電解液中の硫酸濃度は通常、１６質量％以下に低下している。鉛蓄電池をこのような状態で鉛充放電を行なうと、正極格子を形成する鉛合金の腐食速度が急激に増大し、前記したような劣化が進行すると推測される。
【０００５】
したがって、これらの鉛蓄電池のＳＯＣ充電状態を精度よく測定し、適切なＳＯＣの範囲で鉛蓄電池を制御し、かつ鉛蓄電池の劣化の程度を明らかにすることは実用上極めて重要なこととなる。
【０００６】
一方、前記したような回生充電による燃費向上に加え、停車中にエンジンを停止することで（いわゆるアイドルストップ）、車両の燃費向上を図る取り組みもなされてきている。しかしながら、アイドルストップは交通信号による一時停止時等、車両の運行途上に行われるので、仮に蓄電池の状態によってエンジン再始動が不能となった場合、他の通行車両の交通障害を引き起こす。したがって、蓄電池の状態がアイドルストップ後の再始動ができるかどうかの判定を正確に行うことが不可欠となる。
【０００７】
特に、前記したような蓄電池のＳＯＣをＰＳＯＣで制御したシステムにおいては、当然アイドルストップ後のエンジン再始動はＰＳＯＣの蓄電池で行われる。したがって、蓄電池のアイドルストップの可否判定はＰＳＯＣの蓄電池で正確にで行う必要がある。
【０００８】
鉛蓄電池におけるＳＯＣの測定方法として、例えば特許文献１にはその開路電圧（ＯＣＶ）とＳＯＣとの関係をあらかじめ求めておき、ＯＣＶ値からＳＯＣを求めることが示されている。またこの特許文献１において鉛蓄電池は劣化が進行するにつれて、ＯＣＶとＳＯＣとの関係にずれが生じることが示されており、このずれをもとに蓄電池の劣化を検出する方法が示されている。
【０００９】
この方法によれば蓄電池の劣化度合いを推測できるものの、その劣化度合いがアイドルストップ後のエンジン再始動に支障がある程度かどうかの判定を行えるものではなかった。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３５１６９８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記したようなアイドルストップ機能を備えた車両用の蓄電池において、車両停止時にアイドルストップする場合、蓄電池がアイドルストップ後のエンジン再始動に適した状態にあるかどうかを判定し、それに基いてアイドルストップの可否判定を精度よく行うことのできる蓄電池の状態判定方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、車両が停車中のアイドルストップ、すなわちエンジンの停止を行なうアイドルストップ車両において、このアイドルストップ後のエンジン再始動時に電力を供給する蓄電池の状態判定方法において、前記蓄電池にパルス状の放電あるいは充電、もしくは放電と充電の組み合わせのいずれかを行ない、その際の蓄電池電圧の挙動からアイドルストップを行なっても良いかどうかの可否判定を行なうことを特徴とする蓄電池の状態判定方法を示すものである。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の蓄電池の状態判定方法において、前記車両の走行速度が所定速度以下となった場合に前記可否判定を行うことを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１もしくは２の蓄電池の状態判定方法において、前記可否判定におけるパルス放電もしくはパルス充電時の蓄電池電圧の変化の絶対値（｜ΔＶ｜）を前記パルス放電もしくはパルス充電時による放電電流もしくは充電電流の変化（ΔＩ）の絶対値（｜ΔＩ｜）で徐することによって得られる蓄電池の内部抵抗（Ｒ）によって前記可否判定を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項４に係る発明は、請求項１、２もしくは３の蓄電池の状態判定方法において、蓄電池の充電状態（ＳＯＣ）を検出する手段を備え、前記ＳＯＣ値に基いて前記可否判定を行うことを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、本発明の請求項５に係る発明は、請求項１、２、３もしくは４の蓄電池の状態判定方法において可否判定の否判定の回数に応じて蓄電池の寿命を判定することを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、本発明の請求項６に係る発明は、請求項５の蓄電池の状態判定方法において、蓄電池のＳＯＣが制御されるＳＯＣ領域内の上限近傍にある場合の否判定の回数（ＮＵ）に応じて蓄電池の寿命を判定することを特徴とするものである。
【００１８】
そして、本発明の請求項７に係る発明は、請求項６の蓄電池の状態判定方法において、前記回数（ＮＵ）と前記蓄電池のＳＯＣが制御されるＳＯＣ領域内の下限近傍にある場合の否判定の回数（ＮＬ）を計測し、これら回数とそれぞれの回数の寿命に対する寄与度に応じて蓄電池の寿命を判定することを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
なお、本発明を適用する車両用の蓄電池はＳＯＣが９５％〜５０％程度のＰＳＯＣで制御され、車両停止時にエンジンを停止し、車両発車時には蓄電池から電力供給を受けたセルモーターによってエンジンを再始動するよう制御される。
【００２１】
図１は、本発明に示すアイドルストップ車両における蓄電池の劣化判定方法のフローを示す図である。エンジンを始動することによる車両運行のスタート（ステップＳ１）後、ステップＳ２で車速判定が行われ、車速が０である場合にはステップＳ３で蓄電池に対するパルス充電が行われる。
【００２２】
図２はこのステップＳ３のパルス充電時の蓄電池電圧（Ｖ）および蓄電池電流（Ｉ）の推移の一例を示す図である。車両走行時にはその走行条件や各種補機類をはじめとする電気的負荷の動作状況に応じて蓄電池に流れる蓄電池電流（Ｉ）は充電側（図２中、（＋）側）あるいは放電側（図２中、（−）側）に変化する。
【００２３】
図１のステップＳ３では充電電流Ｉ０で所定時間パルス充電を行う。このパルス充電によって発生する蓄電池電流（Ｉ）の変化の絶対値（｜ΔＩ｜）とこれによる蓄電池電圧（Ｖ）の変化の絶対値（｜ΔＶ｜）を計測する。その後、このΔＶをΔＩで除することによって蓄電池の直流抵抗（Ｒ）を算出する。なお、ΔＶとΔＩはこれらの比率とする直流抵抗（Ｒ）値を正の数とするために必要に応じていずれか一方もしくは両方の絶対値を採用すれば良い。
【００２４】
次のステップＳ４ではこの直流抵抗（Ｒ）値と判別値（Ｒ０）とが比較される。直流抵抗（Ｒ）が判別値（Ｒ０）以下の場合（Ｒ≦Ｒ０）には蓄電池の状態がアイドルストップ後のエンジン再始動が不能となるまでの劣化に至っていないと判別し、次のステップＳ５でエンジンをアイドルストップさせる。
【００２５】
逆にステップＳ４において直流抵抗（Ｒ）値が判別値（Ｒ０）を越えて大きくなった場合（Ｒ＞Ｒ０）、蓄電池の状態がアイドルストップ後のエンジン再始動が不能な状態に至っていると判別し、エンジンのアイドルストップをキャンセルするよう制御する。
【００２６】
このような本発明のアイドルストップ直前にその可否判定を行う蓄電池の状態判定方法によればアイドルストップ後のエンジン再始動が可能か不可能かを予測し、不可能である場合にはアイドルストップをキャンセルすることにより、アイドルストップ後のエンジン再始動不能という不具合の発生を抑制することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態においてはステップＳ３において蓄電池にパルス充電を行うが、このパルス充電に変えてパルス放電を行うこともできる。また、図４に示したようにこれらのパルス充電とパルス放電で構成されるパルス充放電サイクルとを所定回数繰返して行い、最終のパルス充電もしくはパルス放電時のΔＶとΔＩから直流抵抗（Ｒ）を求めることができる。この場合には直流抵抗（Ｒ）測定直前の充放電履歴を一定とできるので、パルス充放電サイクル以前に行われた充放電履歴が直流抵抗（Ｒ）の測定値に及ぼす影響をより小さくすることができ、より精度の高い状態判別が可能となる。
【００２８】
さらに、アイドルストップ可否判定のパラメータとして用いる直流抵抗（Ｒ）の判別値（Ｒ０）を蓄電池のＳＯＣおよび温度によって変化させれば可否判定の精度をより高めることができる。なお、この場合における蓄電池のＳＯＣは蓄電池の種類に応じ、適切な方法を選択する。例えば鉛蓄電池においては充電時における充電電圧と電流値、あるいは放電時における放電電圧と電流値からＳＯＣを推定したり、特許文献１に示されたような蓄電池の開路電圧（ＯＣＶ）からＳＯＣを推定する。また、充放電電流値を積算してＳＯＣを直接求めることも可能である。
【００２９】
また、図１に示した状態判別のフローに図３に示した状態判別フローを採用することができる。このフローは図１のフローに車速判定（ステップＳ１−１）と車両の加速度判定（ステップＳ１−２）を追加するとともに、車速０、すなわち、車両が停止したことを検知するステップＳ６をアイドルストップ可否判定（ステップＳ４）後に行うものである。
【００３０】
この図３に示した状態判別フローではステップＳ１−１とステップＳ１−２により車速が所定速度（Ｖ０）以下、かつ車両が減速状態（加速度＜０）である場合に車両が停止することを予測し、予めアイドルストップ可否判定（Ｓ４）を行うものである。そして車速０を検知し（ステップＳ６）、すみやかにアイドルストップ（Ｓ７）へと以降することができる。なお、図３に示したフローにおいてはステップＳ１−２を省略することも可能である。
【００３１】
本発明にかかる蓄電池の状態判別方法において、特にパルス充電電流値や充電時間の例を示していないが、蓄電池の容量に応じて、精度良く検出できるΔＶ値が得られる充電（放電）電流値を選択すれば良い。また、時間についてはアイドルストップ判定に要する時間は短い程よく、また、直流抵抗判定の観点からΔＶ値を安定して測定できるための時間を確保する観点では長くすれば良いことから、その時間はこれらのトレードオフにより数１０ｍＳから数Ｓの範囲で決定すれば良い。
【００３２】
また、本発明の蓄電池の状態判別方法では蓄電池電圧はその原理上、蓄電池の公称電圧を例えば１２Ｖといったある特定値に限ることなく、例えば３６Ｖ等の他の任意の公称電圧の蓄電池に適用できる。
【００３３】
さらに本発明において、アイドルストップの否判定の回数に応じて車両の使用者に蓄電池の交換を喚起する表示を行うことにより、アイドルストップキャンセルによる車両の燃費低下と蓄電池の劣化によるエンジン始動不能という事態を未然に防ぐことができる。
【００３４】
特に蓄電池のＳＯＣが制御されるＳＯＣ領域の上限近傍である場合にアイドルストップの否判定が出た回数（ＮＵ）と前記ＳＯＣ領域の下限近傍でアイドルストップの否判定が出た回数（ＮＬ）とを区分して計測し、それぞれに寄与度（ＰＵ、ＰＬ）を定め、この寄与度に応じ、例えば下式（１）により求めた指数Ｎが所定値に到達した時点で蓄電池の寿命告知を行う。
【００３５】
Ｎ＝ＰＵ×ＮＵ＋ＰＬ×ＮＬ            式（１）
ここでＳＯＣが高い領域での否判定はＳＯＣが低い領域での否判定に比較し、蓄電池寿命をより反映しているため、ＰＵ＞ＰＬと設定することにより正確な寿命告知が可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明してきたように本発明の構成によれば、アイドルストップ機能を備えた車両用の蓄電池において、車両停止時にアイドルストップする場合、蓄電池がアイドルストップ後のエンジン再始動に適した状態にあるかどうかを判定し、それに基いてアイドルストップの可否判定を精度よく行える。そしてアイドルストップ後のエンジンの再始動に問題がある場合には、アイドリングストップをキャンセルすることによって、交通安全上の障害を未然に防止することが可能となる。また、劣化の程度が進行し、アイドリングストップに適さなくなった鉛蓄電池の交換時期を明らかにすることもできることから工業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における蓄電池の状態判別フローを示す図
【図２】本発明の実施の形態における蓄電池の電圧と電流の経時変化の例を示す図
【図３】本発明の実施の形態のいける蓄電池の他の状態判別フローを示す図
【図４】本発明の実施の形態における蓄電池の電圧と電流の経時変化の他の例を示す図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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