(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されエンジンの駆動により充電されるバッテリの容量を制御するバッテリの制御装置において、
前記エンジンのクランキング時の前記バッテリの電流及び電圧に基づき前記バッテリの内部抵抗を求める内部抵抗演算手段と、
前記内部抵抗演算手段で求められた前記内部抵抗に応じて前記エンジンのキーオフ状態からのソーク時間を求めるソーク時間演算手段と、
前記ソーク時間演算手段で求められたソーク時間に応じた前記バッテリの暗電流容量に基づき前記バッテリの容量を演算する容量演算手段とを備えた
ことを特徴とするバッテリの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリの制御装置において、
前記内部抵抗演算手段は、
前記バッテリの劣化度合いに相関する指標に基づいて前記内部抵抗を補正する
ことを特徴とするバッテリの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のバッテリの制御装置において、
前記バッテリの劣化度合いに相関する指標は、前記バッテリの放電電流の積算値である
ことを特徴とするバッテリの制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載のバッテリの制御装置において、
前記バッテリの劣化度合いに相関する指標は、前記車両の走行距離である
ことを特徴とするバッテリの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のバッテリの制御装置において、
前記内部抵抗演算手段は、
前記バッテリの温度に基づいて前記内部抵抗を補正する
ことを特徴とするバッテリの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの暗電流容量を管理するバッテリの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には種々の電気機器（電気負荷）が搭載され、電気負荷の電源としてバッテリが搭載されている。エンジンの駆動により走行動力を得る車両に搭載されたバッテリは、エンジンの駆動による充電と、電気負荷への電力供給による放電が繰り返されている。バッテリの状態を管理するためには、一般的に、満充電の状態からバッテリを流れる電流の収支を計測して残存容量を推定している。
【０００３】
車両に搭載されているバッテリは、イグニッションスイッチをオフにした状態（キーオフ状態）でもバックアップ電源等の暗電流が常に放電している。このため、キーオフした時からの時間（ソーク時間）に応じた暗電流容量を管理し、バッテリを流れる電流の収支には暗電流容量を加える必要がある。バッテリの暗電流容量を管理するためには、キーオフ時からのソーク時間を把握することが重要となる。
【０００４】
キーオフ時における放電量を算出するために、ソーク時間をタイマによりカウントする技術が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術を用いることでソーク時間を容易に把握することができ、暗電流容量を管理することができる。
【０００５】
しかし、ソーク時間を把握するために、タイマ（カウンタ）が必要になり、タイマを作動させるための電力も確保する必要がある。このため、バッテリのソーク時間を把握して暗電流容量を的確に管理するために部品点数が増加して制御が複雑になり、コスト及び消費電力が多くかかってしまうのが現状であった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１４９０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、部品点数を増加させることなく低コストでバッテリのソーク時間を把握し、バッテリの暗電流容量を的確に管理することができるバッテリの制御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】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のバッテリの制御装置は、車両に搭載されエンジンの駆動により充電されるバッテリの容量を制御するバッテリの制御装置において、前記エンジンのクランキング時の前記バッテリの電流及び電圧に基づき前記バッテリの内部抵抗を求める内部抵抗演算手段と、前記内部抵抗演算手段で求められた前記内部抵抗に応じて前記エンジンのキーオフ状態からのソーク時間を求めるソーク時間演算手段と、前記ソーク時間演算手段で求められたソーク時間に応じた前記バッテリの暗電流容量に基づき前記バッテリの容量を演算する容量制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る本発明では、クランキング時の内部抵抗を求め、求められた内部抵抗に基づきバッテリのソーク時間を求め、求められたソーク時間に暗電流を乗じてソーク時間に応じた暗電流容量を求めるので、タイマ等の部品を用いることなくソーク時間を求めて暗電流容量を管理することができる。このため、部品点数を増加させることなく低コストでバッテリのソーク時間を把握し、バッテリの暗電流容量を的確に管理することが可能になる。
【００１０】
そして、請求項２に係る本発明のバッテリの制御装置は、請求項１に記載のバッテリの制御装置において、前記内部抵抗演算手段は、前記バッテリの劣化度合いに相関する指標に基づいて前記内部抵抗を補正することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る本発明では、バッテリの内部抵抗を劣化度合いに応じて求めることができ、劣化度合いに拘わらずソーク時間を的確に求めることができる。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明のバッテリの制御装置は、請求項２に記載のバッテリの制御装置において、前記バッテリの劣化度合いに相関する指標は、前記バッテリの放電電流の積算値であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る本発明では、放電電流の積算値により劣化度合いを求めるので、バッテリの使用に応じた劣化度合いを類推することができる。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明のバッテリの制御装置は、請求項２に記載のバッテリの制御装置において、前記バッテリの劣化度合いに相関する指標は、前記車両の走行距離であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る本発明では、車両の走行距離に応じた劣化度合いを類推することができる。
【００１６】
また、請求項５に係る本発明のバッテリの制御装置は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のバッテリの制御装置において、前記内部抵抗演算手段は、前記バッテリの温度に基づいて前記内部抵抗を補正することを特徴とする。
【００１７】
請求項５に係る本発明では、劣化度合いが高くなる低温時であっても的確に劣化度合いを類推することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のバッテリの制御装置は、部品点数を増加させることなく低コストでバッテリのソーク時間を把握し、バッテリの暗電流容量を的確に管理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１には本発明の一実施形態例に係るバッテリの制御装置の概略構成を表すブロック、図２にはバッテリの容量の経時変化、図３には直流内部抵抗を求めるための電圧と電流の関係、図４にはクランキング時のタイムチャート、図５には直流内部抵抗と走行距離との関係、図６には直流内部抵抗と温度との関係、図７には直流内部抵抗とソーク時間との関係を示してある。
【００２０】
図１に基づいてバッテリの制御装置の概略構成を説明する。
【００２１】
図に示すように、車両１のエンジン２（オルタネータ）にはバッテリ３が接続され、バッテリ３はエンジン２の駆動により充電されると共に車両１（電気負荷）の電源として放電される。バッテリ３には電圧センサ４及び電流センサ５が設けられ、更に、外気温等からバッテリ３の温度を推定する温度センサ８が設けられている。バッテリ３は、エンジン２の駆動による充電と、電気負荷への電力供給による放電が繰り返され、電圧センサ４及び電流センサ５の検出情報がバッテリ３の制御装置である容量演算ユニット６に入力される。容量演算ユニット６では、バッテリ３の満充電状態から、バッテリ３に流れる電流の収支を計測し、バッテリ３の残存容量（容量）が演算されている。
【００２２】
また、車両１には走行距離計９が設けられ、走行距離計９の走行距離情報が車両制御ユニット７に送られる。走行距離計９は、例えば、車輪の回転を検出することで車両１の総走行距離を示す計器である。
【００２３】
図２に実線で示すように、バッテリ３の容量は、イグニッションスイッチをオフにした状態（キーオフ状態）でも、バックアップ電源等の暗電流が常に放電しているので、キーオフ状態での暗電流容量がその後の走行時の容量管理に誤差となってしまう。特に長時間キーオフ状態で放置した場合には、実際のバッテリ３の容量とコンピュータ（制御装置）で管理している容量との誤差が大きくなってしまう。
【００２４】
このため、イグニッションスイッチをオフにした時（キーオフ時）からの時間であるソーク時間（充電・放電を繰り返さない時間）を把握して、ソーク時間に応じた暗電流容量を管理する必要がある。本実施形態例のバッテリの制御装置では、ソーク時間に応じた暗電流容量を管理してソーク時間に応じた暗電流容量をバッテリ３の容量の収支に加算し、ソーク時間に拘わらず（暗電流容量に拘わらず）、実際のバッテリ３の容量と制御装置で管理されている容量との誤差をなくすようにしている。
【００２５】
バッテリ３の容量を暗電流容量に拘わらず的確に管理する制御装置を説明する。
【００２６】
車両１には、エンジン２の統合制御を行なう車両制御ユニット７が備えられ、車両制御ユニット７には走行距離計９が接続されている。また、車両制御ユニット７にはエンジン２のクランキング情報が入力される。車両制御ユニット７はコントローラーエリアネットワーク（ＣＡＮ）により容量演算ユニット６と接続され、ＣＡＮ通信により必要な情報（クランキング情報、走行距離情報等）が授受される。
【００２７】
そして、容量演算ユニット６には、エンジン２のクランキング時におけるバッテリ３の内部抵抗（直流内部抵抗）を演算する（求める）内部抵抗演算手段１１が備えられている。内部抵抗演算手段１１では、クランキング時（キーオン時）に電流センサ５で検出される電流及び電圧センサ４で検出される電圧により、バッテリ３の直流内部抵抗が演算される。尚、電流センサ５で検出される電流及び電圧センサ４で検出される電圧に基づき、直流内部抵抗をマップ等で読み出す等、他のファクターに応じて推定することも可能である。
【００２８】
また、容量演算ユニット６には、イグニッションスイッチをオフにした時（キーオフ時）からの時間であるソーク時間（充電・放電を繰り返さない時間）を求めるソーク時間演算手段１２が備えられている。ソーク時間演算手段１２では、直流内部抵抗（直流内部抵抗の増加分）に対応してソーク時間が設定されたマップによりソーク時間が読み出される。尚、直流内部抵抗（直流内部抵抗の増加分）に応じてソーク時間をソーク時間演算手段１２で直接演算することも可能である。
【００２９】
直流内部抵抗はソーク時間が長くなると上昇する傾向が知られている。これは、バッテリ３の極板上に硫酸鉛等の不導体が形成されると考えられるためである。このため、直流内部抵抗の増加分とソーク時間との関係のマップは、例えば、直流内部抵抗の増加に応じてソーク時間が長く設定されたマップとなっており、ソーク時間がある時間を越えて長時間になると直流内部抵抗の増加は頭打ちとなっている。
【００３０】
更に、容量演算ユニット６には、ソーク時間演算手段１２で読み出されたソーク時間に応じた暗電流容量に基づき、バッテリ３の容量を演算する容量制御手段１３が備えられている。即ち、予め判明している暗電流にソーク時間を乗じて暗電流容量を演算し、キーオフ時に記憶されたバッテリ３の容量に暗電流容量を加算してキーオン時の容量とされる。尚、暗電流容量はソーク時間に基づいて推定することも可能である。
【００３１】
このため、クランキング時の内部抵抗に基づきバッテリ３のソーク時間を求め、求められたソーク時間に暗電流を乗じてソーク時間に応じた暗電流容量を求めるので、タイマ等の部品を用いることなくソーク時間を求めて暗電流容量を管理することができる。従って、部品点数を増加させることなく低コストでバッテリ３のソーク時間を把握し、バッテリ３の暗電流容量を的確に管理することが可能になる。
【００３２】
一方、内部抵抗演算手段１１では、バッテリ３の劣化度合いに相関する指標に基づいて直流内部抵抗が補正されるようになっている。具体的には、車両制御ユニット７から送られる走行距離の情報に基づいて直流内部抵抗が補正される。即ち、走行距離と直流内部抵抗との関係を表すマップ（走行距離が長いほど直流内部抵抗が高くなる）が内部抵抗演算手段１１に記憶され、走行距離に応じてマップから読み出された走行距離に起因する直流内部抵抗の上昇分が、電流及び電圧から演算される直流内部抵抗の値から減じられ、劣化による影響が排除された状態でソーク時間に基づいた直流内部抵抗が求められる。
【００３３】
このため、バッテリ３の劣化度合いに拘わらずソーク時間に対応した直流内部抵抗を求めることができ、ソーク時間を的確に求めることができる。
【００３４】
バッテリ３の劣化度合いに相関する指標としては、走行距離に代えて、もしくは、走行距離に加えて、バッテリ３の放電電流の積算値（ソーク時間における暗電流を含む値）を用いることも可能である。放電電流の積算値を用いることで、主に渋滞路を走行する場合や停車（走行待機）時間が多い車両、駐車時間が多い車両等、走行距離に対してバッテリ３の劣化が比例しない車両であっても、バッテリ３の使用に応じた劣化を反映させて直流内部抵抗を求めることができる。
【００３５】
また、内部抵抗演算手段１１では、バッテリ３の温度に基づいて直流内部抵抗が補正されるようになっている。具体的には、温度センサ８の検出情報に基づいて直流内部抵抗が補正される。即ち、バッテリ温度と直流内部抵抗との関係を表すマップ（バッテリ温度が低いほど直流内部抵抗が高くなる）が内部抵抗演算手段１１に記憶され、バッテリ温度に応じてマップから読み出されたバッテリ温度に起因する直流内部抵抗の上昇分が、電流及び電圧から演算される直流内部抵抗の値から減じられ、バッテリ温度による影響を排除された状態でソーク時間に基づいた直流内部抵抗が求められる。
【００３６】
このため、バッテリ３の温度に拘わらず、即ち、バッテリ３の劣化度合いが高くなる低温時であっても、車両環境に応じた劣化度合いを類推することができ、ソーク時間に対応した直流内部抵抗を求めてソーク時間を的確に求めることができる。
【００３７】
図３〜図７に基づいて、容量演算ユニット６における内部抵抗演算手段１１、ソーク時間演算手段１２及び容量制御手段１３を詳細に説明し、暗電流容量を加味したバッテリ３の容量の推定の作用を説明する。
【００３８】
図３、図４に基づいて直流内部抵抗の演算方法を説明する。
【００３９】
エンジン２のクランキング時の電流及び電圧を検出し、一回のクランキングにおける電流及び電圧の変化をプロットしてその傾きを最小二乗法により求める（図３）。即ち、クランキング時は、図４（ａ）に示すように、スタータがオンになると、図４（ｂ）に示すように、電圧が一時的に低下してその後徐々に待機電圧（例えば、１２Ｖ）に収束し、図４（ｃ）に示すように、一時的にマイナス側の電流（例えば、−３００Ａ）が流れてその後徐々に０Ａに収束する。図４（ｄ）に示すように、スタータがオフになるまでエンジン２の回転速度Ｎｅが上昇し、クランキングが終了した後はアイドル回転に収束する。
【００４０】
この時の電圧と電流の変化状態から傾きを最小二乗法で求めることで、傾きが直流内部抵抗（ｍΩ）となる。
即ち、直流内部抵抗（ｍΩ）＝電圧（Ｖ）÷電流（Ａ）×１０００
となる。
【００４１】
図５に基づいて走行距離による直流内部抵抗の補正を説明する。
【００４２】
クランキング時の電流と電圧により直流内部抵抗（ｍΩ）が演算されると、走行距離に応じた直流内部抵抗（ｍΩ）が加味されて電流と電圧により演算された直流内部抵抗（ｍΩ）が補正される。
【００４３】
即ち、図５に示すように、走行距離と直流内部抵抗との関係がマップ化されて内部抵抗演算手段１１に記憶されている。例えば、走行距離Ｋの時点でクランキング時の電流と電圧により直流内部抵抗（ｍΩ）が演算されてＲ（ｍΩ）となった場合、その時の走行距離に応じた直流内部抵抗（ｍΩ）はｒｋ（ｍΩ）となる。Ｒ（ｍΩ）からｒｋ（ｍΩ）を減じることでｒ（ｍΩ）が走行距離Ｋの時点での走行距離の影響を排除した（バッテリ３の劣化の影響を排除した）直流内部抵抗となる。今回求められた、走行距離Ｋの時点での走行距離の影響を排除した直流内部抵抗の値から、前回に求められた、走行距離の影響を排除した直流内部抵抗の値を減じることで、クランキングまでの時間により変化した直流内部抵抗となる。
【００４４】
図６に基づいてバッテリ温度による直流内部抵抗の補正を説明する。
【００４５】
クランキング時の電流と電圧により直流内部抵抗（ｍΩ）が演算されると、バッテリ温度に応じた直流内部抵抗（ｍΩ）が加味されて電流と電圧により演算された直流内部抵抗（ｍΩ）が補正される。
【００４６】
即ち、図６に示すように、バッテリ温度と直流内部抵抗との関係がマップ化されて内部抵抗演算手段１１に記憶されている。例えば、常温（２０℃前後）の時のバッテリ３の温度に対して、低温状態になるに従って直流内部抵抗が高くなっている。走行距離における補正と同様に、バッテリ温度に基づいて直流内部抵抗が補正され、温度状態に拘わらず、クランキングまでの時間により変化した直流内部抵抗が求められる。
【００４７】
図７に基づいて直流内部抵抗とソーク時間の関係を説明する。
【００４８】
図に示すように、直流内部抵抗（増加分）とソーク時間との関係がマップ化されてソーク時間演算手段１２に記憶されている。ソーク時間が長くなると直流内部抵抗（増加分）の値が高くなり、ソーク時間が所定の時間を過ぎると直流内部抵抗（増加分）の値は略一定の値に収束する。即ち、直流内部抵抗の増加が頭打ちになる。ソーク時間演算手段１２では、内部抵抗演算手段１１で求められた直流内部抵抗（増加分）の値に対応したソーク時間をマップに基づいて読み出す。
【００４９】
このため、タイマ等を使用することなく、バッテリの劣化状態及びバッテリ温度の影響を排除した状態の直流内部抵抗によりソーク時間を求めることができる。
【００５０】
このように求められたソーク時間に基づき、キーオン時におけるバッテリ３の容量の暗電流容量が求められる。即ち、直流内部抵抗に応じて把握されたソーク時間に暗電流（予め判明している値）を乗じることで、ソーク時間に応じた暗電流容量が求められる。そして、キーオフ時に記憶されたバッテリ３の容量に対して、求められた暗電流容量が加味されて、キーオン時のバッテリ３の容量が推定され、推定された容量により走行時のバッテリ３の状態が管理される。
【００５１】
従って、タイマ（カウンタ）を用いることなくバッテリ３のソーク時間を把握してバッテリ３の暗電流容量を的確に管理することができ、ソーク時間に拘わらず（暗電流容量に拘わらず）、実際のバッテリ３の容量と制御装置で管理されている容量との誤差をなくしてバッテリ３の状態を管理することができる。
【００５２】
また、タイマを作動させるための電力も確保する必要がないので、バッテリ３の状態を的確に管理するための部品点数が増加せずに制御も複雑になることがないので、コスト及び消費電力を削減することができる。
【００５３】
上述したバッテリの制御装置では、部品点数を増加させることなく低コストでバッテリ３のソーク時間を把握し、バッテリ３の暗電流容量を的確に管理することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、バッテリの暗電流容量を管理するバッテリの制御装置の産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態例に係るバッテリの制御装置の概略構成を表すブロック図である。
【図２】バッテリの容量の経時変化を表すグラフである。
【図３】直流内部抵抗を求めるための電圧と電流の関係を表すグラフである。
【図４】クランキング時のタイムチャートである。
【図５】直流内部抵抗と走行距離との関係を表すグラフである。
【図６】直流内部抵抗と温度との関係を表すグラフである。
【図７】直流内部抵抗とソーク時間との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１  車両
２  エンジン
３  バッテリ
４  電圧センサ
５  電流センサ
６  容量演算ユニット
７  車両制御ユニット
８  温度センサ
９  走行距離計
１１  内部抵抗演算手段
１２  ソーク時間演算手段
１３  容量制御手段
【図１】
0004811610.tif 000002
【図２】
0004811610.tif 000003
【図３】
0004811610.tif 000004
【図４】
0004811610.tif 000005
【図５】
0004811610.tif 000006
【図６】
0004811610.tif 000007
【図７】
0004811610.tif 000008