(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載されたバッテリの状態を検知するバッテリ状態検知装置であって、
前記バッテリの出力電圧を検出する電圧センサと、
前記電圧センサにより検出されたエンジン燃料噴射時の電圧である燃料噴射時電圧および前記電圧センサにより検出されたエンジン着火時の電圧である着火時電圧のうちの低い方が燃料噴射・点火系に対する所定の動作可能電圧値以上であるか否かを判定し、その判定結果に基づき前記バッテリの状態が正常であるか否かを判定する処理手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ状態検知装置。
【請求項２】
エンジンのクランキング回転数を検出するクランキング回転数検出手段をさらに備え、
前記処理手段は、
前記電圧センサにより検出されたバッテリ放電開始直後の下限電圧値が予め設定されたエンジン制御ＥＣＵに対する所定の動作可能電圧値以上であるか否かを判定し、且つ前記燃料噴射時電圧および前記着火時電圧のうちの低い方が燃料噴射・点火系に対する所定の動作可能電圧値以上であるか否かを判定し、且つ前記クランキング回転数検出手段により検出されたエンジン着火時のクランキング回転数が予め設定された所定の着火可能回転数以上であるか否かを判定し、それら判定結果に基づき前記バッテリの状態が正常であるか否かを判定する、請求項１に記載のバッテリ状態検知装置。
【請求項３】
前記処理手段は、前記電圧センサにより検出されるバッテリの出力電圧の波形について、その出力電圧波形におけるその直近極小値からの立ち上がり幅が、その直近極小値とエンジン始動時放電前のバッテリ開放電圧値との電圧差の所定割合以上に達した場合に、その直近極小値を前記着火時電圧とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリ状態検知装置。
【請求項４】
前記処理手段は、前記電圧センサにより検出されたバッテリの出力電圧の波形の各極小値のうち、前記着火時電圧に対応する極小値より時系列的にエンジン気筒数に応じた所定数だけ前にある極小値を前記燃料噴射時電圧とすることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のバッテリ状態検知装置。
【請求項５】
前記クランキング回転数検出手段は、前記バッテリの出力電圧の波形における前記着火時電圧の付近の振幅周期に基づきエンジン着火時のクランキング回転数を検出することを特徴とする請求項２に記載のバッテリ状態検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの状態を検知するバッテリ状態検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のバッテリ状態検知装置におけるバッテリの状態判定では、エンジン始動直後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、そのタイプによってはバッテリの内部抵抗とバッテリの出力電圧の降下量との相関関係が悪くなる場合がある。そしてその場合には、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内部抵抗を正確に測定できなくなり、バッテリの状態を正確に判定できなくなるという欠点があった。
【０００４】
そこで、この発明の課題は、バッテリの劣化状況によらずにバッテリの状態、特にエンジン始動を考慮したバッテリの状態を正確に判定できるバッテリ状態検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、自動車に搭載されたバッテリの状態を検知するバッテリ状態検知装置であって、前記バッテリの出力電圧を検出する電圧センサと、前記電圧センサにより検出されたエンジン燃料噴射時の電圧（以後、燃料噴射時電圧と呼ぶ）および前記電圧センサにより検出されたエンジン着火時の電圧（以後、着火時電圧と呼ぶ）のうちの低い方が燃料噴射・点火系に対する所定の動作可能電圧値以上であるか否かを判定し、その判定結果に基づき前記バッテリの状態が正常であるか否かを判定する処理手段と、を備えるものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバッテリ状態検知装置であって、エンジンのクランキング回転数を検出するクランキング回転数検出手段をさらに備え、前記処理手段は、前記電圧センサにより検出されたバッテリ放電開始直後の下限電圧値が予め設定されたエンジン制御ＥＣＵに対する所定の動作可能電圧値以上であるか否かを判定し、且つ前記燃料噴射時電圧および前記着火時電圧のうちの低い方が燃料噴射・点火系に対する所定の動作可能電圧値以上であるか否かを判定し、且つ前記クランキング回転数検出手段により検出されたエンジン着火時のクランキング回転数が予め設定された所定の着火可能回転数以上であるか否かを判定し、それら判定結果に基づき前記バッテリの状態が正常であるか否かを判定する
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のバッテリ状態検知装置であって、前記処理手段は、前記電圧センサにより検出されるバッテリの出力電圧の波形について、その出力電圧波形におけるその直近極小値からの立ち上がり幅が、その直近極小値とエンジン始動時放電前のバッテリ開放電圧値との電圧差の所定割合以上に達した場合に、その直近極小値を前記着火時電圧とするものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れかに記載のバッテリ状態検知装置であって、前記処理手段は、前記電圧センサにより検出されたバッテリの出力電圧の波形の各極小値のうち、前記着火時電圧に対応する極小値より時系列的にエンジン気筒数に応じた所定数だけ前にある極小値を前記燃料噴射時電圧とするものである。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載のバッテリ状態検知装置であって、前記クランキング回転数検出手段は、前記バッテリの出力電圧の波形における前記着火時電圧の付近の振幅周期に基づきエンジン着火時のクランキング回転数を検出するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、電圧センサにより検出された燃料噴射時電圧および電圧センサにより検出された着火時電圧のうちの低い方が燃料噴射・点火系に対する所定の動作可能電圧値以上であるか否かを判定し、その判定結果に基づきバッテリの状態が正常であるか否かを判定するので、即ちバッテリが劣化しても正確に測定できてバッテリの状態が反映され易い物理量（ここでは燃料噴射時電圧および着火時電圧）を用いてバッテリの状態を判定するので、バッテリの劣化状況によらずにエンジン始動を考慮してバッテリの状態を正確に判定できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、電圧センサにより検出されたバッテリ放電開始直後の下限電圧値が予め設定されたエンジン制御ＥＣＵに対する所定の動作可能電圧値以上であるか否かを判定し、且つ電圧センサにより検出された燃料噴射時電圧および電圧センサにより検出された着火時電圧のうちの低い方が燃料噴射・点火系に対する所定の動作可能電圧値以上であるか否かを判定し、且つクランキング回転数検出手段により検出されたエンジン着火時のクランキング回転数が予め設定された所定の着火可能回転数以上であるか否かを判定し、それら判定結果に基づきバッテリの状態が正常であるか否かを判定するので、即ちバッテリが劣化しても正確に測定できてバッテリの状態が反映され易い物理量（ここでは、バッテリ放電開始直後の下限電圧値、燃料噴射時電圧および着火時電圧、クランキング回転数）を用いてバッテリの状態を判定するので、バッテリの劣化状況によらずにエンジン始動を考慮してバッテリの状態をより正確に判定できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、電圧センサにより検出されるバッテリの出力電圧について、その出力電圧波形におけるその直近極小値からの立ち上がり幅が、その直近極小値とエンジン始動時放電前のバッテリ開放電圧値との電圧差の所定割合以上に達した場合に、その直近極小値での電圧値を着火時電圧とするので、着火時電圧をバッテリ電圧から容易且つ適切に検出できる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、電圧センサにより検出されたバッテリの出力電圧の各極小値のうち、着火時電圧に対応する極小値より時系列的にエンジン気筒数に応じた所定数だけ前にある極小値での電圧値を燃料噴射時電圧とするので、燃料噴射時電圧をバッテリ電圧から容易且つ適切に検出できる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、バッテリの出力電圧の波形における着火時電圧の付近の振幅周期に基づきエンジン着火時のクランキング回転数を検出するので、エンジン着火時のクランキング回転数をバッテリ電圧から容易且つ適切に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この実施の形態のバッテリ状態検知装置は、自動車に搭載されたバッテリの状態が正常であるか否かを判定するものである。ここでは、バッテリが正常であるとは、バッテリからの給電によりエンジンが適切に始動できる状態と考える。まず、その条件がどのようなものであるかを下記の＜１．原理＞で考察する。そして下記の＜２．構成＞および＜３．動作＞で、＜１．原理＞の考察に基づいて構成されたバッテリ状態検知装置の一例を紹介する。
【００２０】
＜１．原理＞
本出願人は、自動車に搭載されるバッテリとして、新品のバッテリと、様々に劣化した状況のバッテリとのそれぞれに対して、その充電残量を種々に変化させ、その充電残量の異なる各状態において、バッテリに対してエンジン始動時放電を行わせて、バッテリ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直後の下限電圧値（放電時電圧値）との関係を調べた。
【００２１】
ここで、エンジン始動時放電とは、エンジン制御ＥＣＵおよび自動車のスタータが作動してエンジンが始動する際に行われる放電である。また、下限電圧値とは、エンジン始動時放電直に伴ってバッテリの出力電圧が低下した際のその最低値のことである。
【００２２】
図１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開始直後のバッテリの下限電圧値に対応している。また、図１中の曲線Ｇ１は新品のバッテリ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に対応し、各曲線Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の順にバッテリ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。
【００２３】
具体的には、新品のバッテリが対応する曲線Ｇ１に着目した場合、開放電圧値が約１２．９Ｖ（ほぼ満充電状態）のときにエンジン始動時放電直後の下限電圧値は約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直後の下限電圧値は約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直後の下限電圧値は約８．１Ｖであることを示している。
【００２４】
図１のグラフより、バッテリ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る。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の劣化の進みに応じて増加する傾向にあることが分かる。
【００２５】
このことを考慮すると、エンジン始動時放電を行った際のバッテリの開放電圧及び下限電圧により定まる図１のグラフ上の例えば点Ｐ１（ＶＯ，ＶＬ）が、新品のバッテリが対応する曲線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を用いてバッテリの劣化度を判定することが可能である。このようにバッテリの劣化度が判定すれば、そのバッテリの開放電圧値と下限電圧値との関係（例えば、曲線Ｇ１〜Ｇ５）を劣化度に応じて規定することができるので、その規定に基づけば、開放電圧を検出するだけで、エンジン制御ＥＣＵおよび自動車のスタータを作動させてエンジンを始動させた際の下限電圧値を予測することができる。
【００２６】
そして他方で、エンジンの始動に必要な電圧が判明すれば、その電圧を始動限界レベル（例えば、図１中の始動限界線Ｌ０１）とし、下限電圧値が始動限界レベル（始動限界線Ｌ０１）以上であるか否かを検出することで、下限電圧値によってエンジンを始動できるか否か、即ちバッテリが正常であるか否かを判定することが可能となる。
【００２７】
しかしながら、本出願人は、上記の始動限界線Ｌ０１が、自動車の車種や個体差など、具体的には自動車内の電源回路における抵抗値等の諸要因によってバラツキが大きいという見知を得た。一方、バッテリは、複数の車種に共通に搭載されることが多いため、自動車とその自動車に搭載されるバッテリの組合せにおいて、一律に始動限界線Ｌ０１を決定することは望ましくない。そこで、始動限界線Ｌ０１を用いずにバッテリが正常であるか否かを判定できる様に下記の第１〜第３の条件に着目した。
【００２８】
即ち、バッテリによりエンジンを始動させるのに必要な条件としては、まず第１の条件として、エンジン始動の際のエンジン制御ＥＣＵの動作電圧が確保されていることが必要である。また第２の条件として、エンジン始動の際の燃料噴射・点火系の動作電圧が確保されていることが必要である。さらに第３の条件として、エンジン着火時でのクランキング回転数が着火可能な回転数であることが必要である。
【００２９】
この実施の形態では、上記の第１〜第３の条件に着目してバッテリが正常であるか否かを判定するようにしている。以下、これらの条件について詳説する。
【００３０】
（１−１．第１の条件）
上述のように、まず第１の条件として、エンジンの始動の際のエンジン制御ＥＣＵの動作電圧が確保されていることが必要である。通常、エンジンを始動させる際には先ず、スタータのプランジャを駆動させてエンジンをクランキングさせると共に燃料噴射・点火系を制御すべくエンジン制御ＥＣＵを作動させる必要がある。そのため、エンジン制御ＥＣＵの動作電圧およびプランジャの駆動電圧を確保する必要があるが、一般に、エンジン制御ＥＣＵの動作電圧の方がプランジャの駆動電圧よりも高いので、エンジン制御ＥＣＵの動作電圧が確保されればプランジャの駆動電圧も確保される。従って、まずエンジン始動の際のエンジン制御ＥＣＵの動作電圧を確保することが必要である。
【００３１】
実際には、この実施の形態では、図２において、イグニションスイッチがオンになって突入電流が流れた時点Ｔ０１で現れるバッテリの下限電圧（バッテリ放電開始直後の下限電圧）ＶＬが、エンジン制御ＥＣＵに対する所定の動作可能電圧値Ｖｃ以上であるか否かを判定することで、第１の条件を満たしているか否かの判定を行う。
【００３２】
尚、上記の所定の動作可能電圧値Ｖｃとは、エンジン制御ＥＣＵの動作を確保する電圧値であり、エンジン制御ＥＣＵの動作に必要な最低電圧値（例えば４Ｖ）と同じ値またはその値よりも高い値である。即ち、所定の動作可能電圧値Ｖｃをより高く設定するほど、エンジン始動の際のエンジン制御ＥＣＵの動作電圧をより十分に確保できることになる。
【００３３】
このように、第１の条件を満たしている場合（即ちバッテリ放電開始直後の下限電圧ＶＬがエンジン制御ＥＣＵに対する所定の動作可能電圧値Ｖｃ以上である場合）は、イグニションスイッチがオンにされると、エンジンがクランキングすると共に燃料噴射・点火系を制御すべくエンジン制御ＥＣＵが適切に作動する。
【００３４】
（１−２．第２の条件）
ただし、エンジン制御ＥＣＵが作動した場合であっても、燃料噴射・点火系が動作してエンジンの燃料噴射・点火が行われなければ、エンジンは始動しない。従って、上述のように、第２の条件として、エンジン始動の際の燃料噴射・点火系の動作電圧が確保されていることが必要である。実際には、この実施の形態では、エンジン燃料噴射時Ｔ０３でのバッテリの出力電圧（燃料噴射時電圧）Ｖｂおよびエンジン着火時Ｔ０２でのバッテリの出力電圧（着火時電圧）Ｖａのうちの低い方が燃料噴射・点火系に対する所定の動作可能電圧値Ｖｔ以上であるか否かを判定することで、第２の条件を満たしているか否かを判定する。
【００３５】
尚、上記の所定の動作可能電圧値Ｖｔとは、燃料噴射・点火系の動作を確保する電圧値であり、燃料噴射・点火系の動作に必要な最低電圧（例えば５Ｖ）と同じ値またはその値よりも高い値である。即ち、所定の動作可能電圧値Ｖｔをより高く設定するほど、エンジン始動の際の燃料噴射・点火系の動作電圧をより十分に確保できることになる。
【００３６】
尚、上記の着火時電圧Ｖａの検出方法としては、例えば図２を参照して、時々検出されるバッテリの出力電圧の波形について、その出力電圧波形におけるその直近極小値（直近下ピーク）Ｐ１からの立ち上がり幅ΔＶ１が、その直近極小値Ｐ１での電圧値とエンジン始動時放電前のバッテリ開放電圧値Ｖ０との電圧差ΔＶ２の所定割合（例えば５０％）以上に達した場合に、その直近極小値Ｖ１での電圧値を着火時電圧Ｖａとする。
【００３７】
尚、上記の燃料噴射時電圧Ｖｂの検出方法としては、例えば図２を参照して、バッテリの出力電圧の波形の各極小値（下ピーク）Ｐ１〜Ｐ４のうち、着火時電圧Ｖａに対応する極小値（以後、着火時極小値と呼ぶ）Ｐ１よりエンジン気筒数に応じた所定数だけ時系列的に前にある極小値（例えば、４気筒の場合は着火時極小値の２つ前の極小値Ｐ３、６気筒の場合は着火時極小値の３つ前の極小値Ｐ４、８気筒の場合は着火時極小値の４つ前の極小値（図示省略））での電圧値を燃料噴射時電圧Ｖｂとする。
【００３８】
このように、第２の条件を満たしている場合（即ちエンジン始動の際の燃料噴射・点火系の駆動電圧が確保されている場合）は、エンジン燃料噴射の際に適切に燃料噴射が行われると共にエンジン点火の際に適切にエンジン点火が行われる。
【００３９】
（１−３．第３の条件）
ただし、エンジン燃料噴射時Ｔ０３に燃料噴射が適切に行われ且つエンジン着火時Ｔ０２にエンジン点火が適切に行われた場合であっても、エンジン着火時Ｔ０２でのクランキング回転数がエンジンの着火最低回転数未満であれば、エンジンへの着火が行われない。即ち、エンジン着火時Ｔ０２でのバッテリの出力電圧が低いと、エンジン着火時Ｔ０２でのクランキング回転数が低下してしまって、エンジンの着火が不能となる事態が生じ得る。従って、上述のように、第３の条件として、エンジン着火時Ｔ０２でのクランキング回転数が着火可能な回転数であることが必要である。実際には、この実施の形態では、エンジン着火時Ｔ０２でのクランキング回転数が予め設定された所定の着火可能回転数ｎ０１以上であるか否かを判定することで、第３の条件を満たしているか否かを判定する。
【００４０】
尚、上記の所定の着火可能回転数ｎ０１とは、エンジンの着火を確保するクランキング回転数であり、エンジンの着火に必要な最低回転数と同じ値またはそれよりも高い値である。即ち、所定の着火可能回転数ｎ０１をより高く設定するほど、エンジンの着火をより十分に確保できることになる。以下、上記のエンジン着火時Ｔ０２でのクランキング回転数の検出方法について詳述する。
【００４１】
図３は、クランキング動作によってスタータモータへの印加電圧の波形が変化する様子を示す図である。図３の例では、４気筒エンジンが適用されており、図３中の（ａ）〜（ｄ）に示した符号１０は、４気筒のうちのひとつのエンジン気筒部を示している。具体的に、図３中の（ａ）はエンジン気筒部１０の吸気状態、同図中の（ｂ）は圧縮状態、（ｃ）は膨張状態、（ｄ）は排気状態をそれぞれ示している。そして、そのエンジン気筒部１０のシリンダ内圧力は、符号＃１に対応しており、図示しない他の３つのエンジン気筒部のシリンダ内圧力は、符号＃２〜＃４にそれぞれ対応している。具体的に、エンジン気筒部１０のシリンダ内圧力＃１は、圧縮状態（ｂ）で増大し、膨張状態（ｃ）で低減する。吸気状態（ａ）及び排気状態（ｄ）ではシリンダ内圧力＃１に変化は殆どない。
【００４２】
また、各エンジン気筒部がクランキングを行うと、各エンジン気筒部のシリンダ内圧力の変化に伴って図３中の符号１１のようなトルク変動が起こり、これによりクランキング回転数が変動し、これがスタータモータ内のコイル（図示省略）に逆起電力の変動となって現れる。これはバッテリの出力電圧に振動が発生することを意味する。尚、図３中の符号１１−１〜１１−４は、各エンジン気筒部の動作により発生したトルク変動とシリンダ内圧力＃１〜＃４の変動との対応関係を示したものである。
【００４３】
この様に、クランキング中は、バッテリの出力電圧は振動波形を示し、且つその振動波形はクランキング回転数と相関しているので、バッテリの出力電圧に現れる振動波形を観測し、その振動の周期に基づいてクランキング回転数ｎｒを検出することができることが判明した。そこで、この実施の形態では、バッテリの出力電圧のエンジン着火時付近の振幅周期を検出し、その検出結果に基づいてエンジン着火時付近のクランキング回転数ｎｒを検出する。
【００４４】
図４は、エンジン着火時Ｔ０２付近でのバッテリの出力電圧１３の振幅周期ｔ０１を検出する方法の一例（以下「第１の検出方法」と称す）を示す図である。この第１の検出方法では、バッテリ１の出力電圧１３の上下のピーク（例えばＰ１，Ｐ２，Ｑ１）を利用してバッテリ１の出力電圧１３の振幅周期ｔ０１を検出する。具体的には、まずバッテリ１の出力電圧１３に対してローパスフィルタにより高周波数帯域のカットオフを行ってノイズ除去を行い、図４（Ａ）に示した出力電圧１３の波形を得る。そして、その出力電圧のサンプリング（量子化）を行い、その結果データＶn+1をひとつ前の結果データＶnと大小比較し、例えば図４（Ｂ）のように、増大している場合に論理値「１」を、減少している場合に論理値「０」となるような２値化を行う。そうすると、出力電圧１３に現れる各振動の極大値Ｑ１に対しては、図４（Ｂ）において２値データの立ち下がり（ローエッジ）が現れ、各振動の極小値Ｐ１，Ｐ２に対しては、図４（Ｂ）において２値データの立ち上がり（ハイエッジ）が現れる。そして、これらの立ち上がりおよび立ち下がりからバッテリの出力電圧１３のエンジン着火時Ｔ０２付近での振幅周期ｔ０１を検出する。そして、その振幅周期ｔ０１からクランキング回転数ｎｒを求め、そのクランキング回転数をエンジン着火時Ｔ０２でのクランキング回転数とする。尚、ここでは、バッテリの出力電圧のエンジン着火時Ｔ０２付近での振幅周期ｔ０１として、エンジン着火時Ｔ０２の直近の２つの下ピークＰ１，Ｐ２間の振幅周期を採用したが、その代わりに、エンジン着火時Ｔ０２での上ピーク値Ｑ１，Ｑ２間の振幅周期を採用してもよい。
【００４５】
図５は、バッテリの出力電圧１３のエンジン着火時Ｔ０２付近での振幅周期ｔ０１を検出する方法の他の例（以下「第２の検出方法」と称す）を示す図である。この第２の検出方法では、バッテリの出力電圧１３の山／谷を利用してバッテリの出力電圧１３の振幅周期ｔ０１を検出する。具体的には、まずバッテリの出力電圧１３に対してローパスフィルタにより高周波数帯域のカットオフを行ってノイズ除去を行い、図５（Ａ）に示した出力電圧１３の波形を得る。そして、その出力電圧１３に対して、指数平滑を含むＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタ（非巡回型フィルタ）を用いたり、あるいは移動平均を含むＦＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタ（巡回型フィルタ）を用いるなどして、バッテリの出力電圧１３の平均的なトレンド線（趨勢変化）Ｌ０５を推定する。そして、出力電圧１３とトレンド線Ｌ０５とを大小比較し、例えば図５（Ｂ）のように、出力電圧１３がトレンド線Ｌ０５より大きい場合に「１」、小さい場合に「０」となるような２値化を行う。そして、その２値データの例えば立ち上がり（ハイエッジ）を基準とするなどして、バッテリの出力電圧１３のエンジン着火時Ｔ０２付近の振幅周期ｔ０１を検出する。そして、その振幅周期ｔ０１からクランキング回転数ｎｒを求め、そのクランキング回転数をエンジン着火時Ｔ０２でのクランキング回転数とする。
【００４６】
このように、第３の条件を満たしている場合（即ちエンジン着火時Ｔ０２でのクランキング回転数が所定の着火可能回転数ｎ０１以上である場合）は、エンジンの点火によりエンジンが着火されてエンジンが始動される。
【００４７】
このように、この実施の形態では、第１の条件（即ちバッテリ放電開始直後の下限電圧ＶＬがエンジン制御ＥＣＵに対する所定の動作可能電圧値Ｖｃ以上であるか否か）、第２の条件（即ち燃料噴射時電圧Ｖｂおよび着火時電圧Ｖａのうちの低い方が燃料噴射・点火系に対する所定の動作可能電圧値Ｖｔ以上であるか否か）および第３の条件（即ちエンジン着火時Ｔ０２でのクランキング回転数が所定の着火可能回転数ｎ０１以上であるか否か）を満たすか否かを判定するだけで、バッテリからの給電によりエンジンを適切に始動させることができるか否か（即ちバッテリの状態が正常であるか否か）を容易に判定することが可能となる。
【００４８】
＜２．構成＞
この実施の形態に係るバッテリ状態検知装置は、図６の様に、バッテリ１の出力電流を検出する電流センサ２１と、バッテリ１の出力電圧を検出する電圧センサ２３と、電圧センサ２３の検出結果に基づきバッテリ１の状態が正常であるか（即ちエンジンの始動性に関して正常であるか）否かを判定すると共に電流センサ２１の検出結果に基づきバッテリ１の容量判定・劣化判定を行う処理部（処理手段、クランキング回転数検出手段）２５と、処理部２５の判定結果を出力する出力部２９と、処理部２５によるバッテリ１の状態判定に必要なデータ（上記の所定の動作可能電圧値Ｖｃ，Ｖｔおよび所定の着火可能回転数ｎ０１）等を記憶している記憶部２７とを備える。
【００４９】
バッテリ１は、その負極が接地され、その正極がイグニションスイッチ６を介してスタータＳＴ、燃料噴射・点火系７およびエンジン制御ＥＣＵ８に接続されている。これにより、イグニションスイッチ６がオンにされると、イグニションスイッチ６を介してバッテリ１からの給電がスタータＳＴ、燃料噴射・点火系７およびエンジン制御ＥＣＵ８に供給される様になっている。尚、燃料噴射・点火系７とは、エンジンへの燃料噴射を行うインジェクタおよびエンジン点火を行う点火プラグおよびそれらを動作させるための回路であり、エンジン制御ＥＣＵ８とは、燃料噴射・点火系７を制御するＥＣＵのことである。
【００５０】
処理部２５は、図７の様に、第１の条件（即ちバッテリ放電開始直後の下限電圧ＶＬがエンジン制御ＥＣＵ８に対する所定の動作可能電圧値Ｖｃ以上であるか否か）の判定を行う第１条件判定部２５ａと、第２の条件（即ち燃料噴射時電圧Ｖｂおよび着火時電圧Ｖａのうちの低い方が燃料噴射・点火系７に対する所定の動作可能電圧値Ｖｔ以上であるか否か）の判定を行う第２条件判定部２５ｂと、第３の条件（即ちエンジン着火時Ｔ０２でのクランキング回転数が所定の着火可能回転数ｎ０１以上であるか否か）の判定を行う第３条件判定部２５ｃと、これらの各条件判定部２５ａ〜２５ｃでの判定結果に基づいてバッテリ１の状態が正常であるか否かを総合判定し、その総合判定結果を出力部２９に出力する総合判定部２５ｄとを備える。
【００５１】
出力部２９は、例えば、液晶表示パネル等の表示装置や音声出力装置等として構成される。尚、バッテリ１の状態に応じて自動車に搭載されている各種の負荷（例えばオーディオ機器等）の遮断制御等を行う場合は、出力部２９は、負荷電源制御ユニット等としても構成される。
【００５２】
＜３．動作＞
次に、図８に基づきこのバッテリ状態検知装置の動作を説明する。尚、この実施の形態では、ステップＳ１〜Ｓ１２で、エンジンの始動性の観点からバッテリ１が正常であるか否かを判定し、その判定の結果、バッテリが正常と判定されない場合には、ステップＳ１３〜Ｓ１５でバッテリ１の残容量を判定し、且つステップＳ１６〜Ｓ２０でバッテリ１の劣化状態を判定し、それらの判定結果（残容量および劣化状態）を考慮して最終的にバッテリ１が正常であるか否かを判定している。また、ここでは、エンジンが着火した場合のバッテリ１の出力電圧の波形に基づき上記の第１〜第３の条件を満たしているか否かが判定されている。
【００５３】
ステップＳ１で、イグニションスイッチ６がオンにされると、イグニションスイッチ６を介してバッテリ１からの給電がスタータＳＴ、燃料噴射・点火系７およびＥＣＵ８に供給されると共に、その給電中のバッテリ１の出力電圧および出力電流が電圧センサ２３および電流センサ２１により検出される。そして、その電圧センサ２３の検出結果に基づき、処理部２５により、エンジンが着火したか否かの判定が行われる。より詳細には、図２を参照して、電圧センサ２３により検出されたバッテリ１の出力電圧１３の波形のその直近極小値Ｐ１からの立ち上がり幅ΔＶ１が、その直近極小値Ｐ１での電圧値とエンジン始動時放電前のバッテリ開放電圧値Ｖ０との電圧差ΔＶ２の所定割合（例えば５０％）以上に達した場合に、エンジンが着火したと判定される。そしてステップＳ１で、エンジンが着火したと判定された場合は、ステップＳ２に進む。尚、ステップＳ２以降では、このステップＳ１で得られたバッテリ出力電圧波形（即ちエンジンが着火した場合のバッテリ出力電圧波形）に基づき、第１から第３の条件が満たされているか否かの判定が行われる。
【００５４】
ステップＳ２では、処理部２５により、エンジンが着火した場合の当該バッテリ出力電圧波形に基づき、エンジン着火時Ｔ０２のバッテリ１の出力電圧（着火時電圧）Ｖａが検出される。より詳細には、ステップＳ１のエンジン着火の判定の際に着目した直近極小値Ｐ１での電圧値が当該着火時電圧Ｖａとして用いられる。
【００５５】
次にステップＳ３で、処理部２５により、エンジンが着火した場合の当該バッテリ出力電圧波形に基づき、燃料噴射時Ｔ０３のバッテリ１の出力電圧（燃料噴射時電圧）Ｖｂが検出される。より詳細には、例えば図２を参照して、当該バッテリ出力電圧波形の各極小値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…のうち、着火時電圧Ｖａに対応する極小値（点火時極小値）Ｐ１より時系列的にエンジン気筒数に応じた所定数だけ前にある極小値（例えば、４気筒の場合は着火時極小値Ｐ１の２つ前の極小値Ｐ３、６気筒の場合は着火時極小値Ｐ１の３つ前の極小値Ｐ４、８気筒の場合は着火時極小値Ｐ１の４つ前の極小値（図示省略））での電圧値が当該燃料噴射時電圧Ｖｂとして用いられる。
【００５６】
そしてステップＳ４で、処理部２５により、それら着火時電圧Ｖａおよび燃料噴射時電圧Ｖｂのうちの低い方が予め設定されている燃料噴射・点火系７に対する所定の動作可能電圧値Ｖｔ以上であるか否か（即ち第２の条件が満たされているか否か）の判定が行われる。そして、その判定の結果、所定の動作可能電圧値Ｖｔ以上であると判定された場合は、ステップＳ５に進み、他方、所定の動作可能電圧値Ｖｔ未満であると判定された場合は、ステップＳ１２に進む。
【００５７】
他方、ステップＳ５に進んだ場合は、処理部２５により、当該バッテリ出力電圧波形に基づき、上記の＜１．原理＞の（１−３．第３の条件）の様にしてエンジン着火時Ｔ０２のクランキング回転数の検出が行われる。
【００５８】
次のステップＳ６では、ステップＳ５での検出の結果、エンジン着火時Ｔ０２のクランキング回転数が検出できた場合は、ステップＳ７に進み、他方、エンジン着火時Ｔ０２のクランキング回転数が検出できなかった場合は、ステップＳ８に進む。
【００５９】
そしてステップＳ７に進んだ場合は、処理部２５により、ステップＳ６で検出されたクランキング回転数が予め設定されている所定の着火可能回転数ｎ０１以上であるか否か（即ち第３の条件が満たされているか否か）の判定が行われる。そして、その判定の結果、所定の着火可能回転数ｎ０１以上である場合は、ステップＳ８に進み、他方、所定の着火可能回転数ｎ０１未満である場合は、ステップＳ１２に進む。
【００６０】
ステップＳ８に進んだ場合は、処理部２５により、当該バッテリ出力電圧波形に基づき、バッテリ１の放電開始直後の下限電圧値ＶＬが予め設定されているＥＣＵ８に対する所定の動作可能電圧値Ｖｃ以上であるか否か（即ち第１の条件が満たされているか否か）の判定が行われる。そして、その判定の結果、所定の動作可能電圧値Ｖｃ以上であると判定された場合は、ステップＳ９に進み、他方、所定の動作可能電圧値Ｖｃ未満であると判定された場合は、ステップＳ１２に進む。
【００６１】
ステップＳ９では、処理部２５によりバッテリ１の状態は（エンジンの始動性に関して）正常であると判定され、その判定結果が出力部２９に出力される。次いでステップＳ１０で、処理部２５により、電流センサ２１により検出されるバッテリ１の充電量の収支が積算され、ステップＳ１１で、制御部２５により満充電判定等の所定の処理が行われる。そして、その処理の結果、処理部２５により満充電であると判定された場合は、制御部２５により、バッテリ１に対する充電が停止されるなどして過充電を防止する制御が行われる。
【００６２】
他方、ステップＳ４，Ｓ７またはＳ８からステップＳ１２に進んだ場合は、処理部２５によりバッテリ１に注意が必要と判定され、その旨の情報が出力部２９により出力される。また、出力部２９により、バッテリ１に注意が必要である旨の注意表示や注意を促す音声出力等が行われる。また、出力部２９として負荷電源制御ユニットを含む場合等は、この負荷電源制御ユニットによりバッテリ１の状態に応じて自動車に搭載されている各種の負荷（例えばオーディオ機器等）の遮断制御等が行われる。そしてステップＳ１３に進む。
【００６３】
ステップＳ１３では、電流センサ２１によって検出されたバッテリ１の充電量の収支を処理部２５で積算し、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、バッテリ１の充電収支が、自動車の所定の放置日数（例えば１週間）分の暗電流等を考慮した所定の値Ｐｃを超えているか否かを判断し、超えていれば、所定の放置日数分の暗電流を考慮してもバッテリ１に対して充電が充分に行われていると判断し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、総合判断部２５ｄを通じて、バッテリ１が正常状態である旨の情報を出力部２９に出力する。しかる後、ステップＳ１３以降の処理を繰り返す。
【００６４】
一方、ステップＳ１４で、バッテリ１の充電収支が上記の所定の値Ｐｃ以下であると判断した場合は、ステップＳ１６に進み、まずはステップＳ１７で満充電状態か否かを判断する。
【００６５】
ステップＳ１７で、満充電でないと判断した場合は、ステップＳ１３に戻って、それ以降の処理を繰り返す。
【００６６】
一方、ステップＳ１７で、満充電であると判断した場合は、ステップＳ１８に進み、再度、バッテリ１の充電収支が上記の所定の値Ｐｃを超えているか否かを判断する。そして、バッテリ１の充電収支が上記の所定の値Ｐｃを超えていると判断した場合は、所定の放置日数分の暗電流を考慮してもバッテリ１に対して充電が充分に行われていると判断し、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、総合判断部２５ｄを通じて、バッテリ１が正常状態である旨の情報を出力部２９に出力する。しかる後、ステップＳ１３以降の処理を繰り返す。
【００６７】
一方、ステップＳ１８において、バッテリ１の充電収支が上記の所定の値Ｐｃ以下であると判断した場合は、バッテリ１の満充電までの充電量が少ないと判断して、このバッテリ１が寿命であると判断し、ステップＳ２０において、その旨の情報を出力部２９に出力する。この場合、バッテリ１の寿命がつきている旨の警告表示や警告に係る音声出力等を行う。また、出力部２９として負荷電源制御ユニットを含む場合等においては、この負荷電源制御ユニットによって、バッテリ１の状態に応じて自動車に搭載されている各種の負荷（例えばオーディオ機器等）の遮断制御等を行う。
【００６８】
以上の様に構成されたバッテリ状態検知装置によれば、電圧センサ２３により検出されたバッテリ放電開始直後の下限電圧値ＶＬが予め設定されたエンジン制御ＥＣＵ８に対する所定の動作可能電圧値Ｖｃ以上であるか否かを判定し、その判定結果に基づきバッテリ１の状態が正常であるか否かを判定するので、即ちバッテリ１が劣化しても正確に測定できてバッテリ１の状態が反映され易い物理量（ここではバッテリ放電開始直後の下限電圧値ＶＬ）を用いてバッテリ１の状態を判定するので、バッテリ１の劣化状況によらずにバッテリ１の状態を正確に判定できる。
【００６９】
また、電圧センサ２３により検出された燃料噴射時電圧Ｖｂおよび電圧センサ２３により検出された着火時電圧Ｖａのうちの低い方が燃料噴射・点火系７に対する所定の動作可能電圧値Ｖｔ以上であるか否かを判定し、その判定結果に基づきバッテリ１の状態が正常であるか否かを判定するので、即ちバッテリ１が劣化しても正確に測定できてバッテリ１の状態が反映され易い物理量（ここでは燃料噴射時電圧Ｖｂおよび着火時電圧Ｖａ）を用いてバッテリ１の状態を判定するので、バッテリ１の劣化状況によらずにバッテリ１の状態を正確に判定できる。
【００７０】
また、処理部２５により検出されたエンジン着火時Ｔ０２のクランキング回転数が予め設定された所定の着火可能回転数ｎ０１以上であるか否かを判定し、その判定結果に基づきバッテリ１の状態が正常であるか否かを判定するので、即ちバッテリ１が劣化しても正確に測定できてバッテリ１の状態が反映され易い物理量（ここではクランキング回転数）を用いてバッテリ１の状態を判定するので、バッテリ１の劣化状況によらずにバッテリ１の状態を正確に判定できる。
【００７１】
また、電圧センサ２３により検出されたバッテリ放電開始直後の下限電圧値ＶＬが予め設定されたエンジン制御ＥＣＵ８に対する所定の動作可能電圧値Ｖｃ以上であるか否かを判定し、且つ燃料噴射時電圧Ｖｂおよび着火時電圧Ｖａのうちの低い方が燃料噴射・点火系７に対する所定の動作可能電圧値Ｖｔ以上であるか否かを判定し、且つエンジン着火時Ｔ０２のクランキング回転数が予め設定された所定の着火可能回転数ｎ０１以上であるか否かを判定し、それら判定結果に基づきバッテリ１の状態が正常であるか否かを判定するので、即ちバッテリ１が劣化しても正確に測定できてバッテリ１の状態が反映され易い物理量（ここでは、バッテリ１放電開始直後の下限電圧値ＶＬ、燃料噴射時電圧Ｖｂおよび着火時電圧Ｖａ、クランキング回転数）を用いてバッテリ１の状態を判定するので、バッテリ１の劣化状況によらずにバッテリ１の状態をより正確に判定できる。
【００７２】
また、図２を参照して、電圧センサ２３により検出されるバッテリ１の出力電圧について、その出力電圧波形におけるその直近極小値Ｐ１からの立ち上がり幅ΔＶ１が、その直近極小値Ｐ１での電圧値とエンジン始動時放電前のバッテリ開放電圧値Ｖ０との電圧差ΔＶ２の所定割合以上に達した場合に、その直近極小値Ｐ１での電圧値を着火時電圧Ｖａとするので、着火時電圧Ｖａをバッテリ電圧から容易且つ適切に検出できる。
【００７３】
また、図２を参照して、電圧センサ２３により検出されたバッテリ１の出力電圧の各極小値Ｐ１，Ｐ２，…のうち、着火時電圧Ｖａに対応する極小値（着火時極小値）Ｐ１より時系列的にエンジン気筒数に応じた所定数だけ前にある極小値での電圧値（例えば、４気筒の場合は着火時極小値Ｐ１の２つ前の極小値Ｐ３）での電圧値を燃料噴射時電圧Ｖｂとするので、燃料噴射時電圧Ｖｂをバッテリ電圧から容易且つ適切に検出できる。
【００７４】
また、バッテリ１の出力電圧の波形における着火時電圧Ｖａの付近の振幅周期に基づきエンジン着火時Ｔ０２のクランキング回転数を検出するので、エンジン着火時Ｔ０２のクランキング回転数をバッテリ電圧から容易且つ適切に検出できる。
【００７５】
さらに、電圧センサ２３で検出された出力電圧の振動周期に基づいてクランキング回転数を検出するので、クランキング回転数を検出するための専用の機構等を設けることなくクランキング回転数を検出できる。
【００７６】
また、上記実施の形態では、第１〜第３の条件のうちの全てを判定するようにしたが、そのうちのいずれか１つまたは２つを組み合わせて判定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】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２】エンジンの始動の際におけるバッテリの出力電圧の変化を示す図である。
【図３】クランキング動作によってスタータモータへの印加電圧の波形が変化する様子を示す図である。
【図４】第１の検出方法で出力電圧の振動の周期を検出する原理を示す図である。
【図５】第２の検出方法で出力電圧の振動の周期を検出する他の原理を示す図である。
【図６】本発明の一の実施の形態に係るバッテリ状態検知装置を示すブロック図である。
【図７】本発明の一の実施の形態に係るバッテリ状態検知装置の処理部を示すブロック図である。
【図８】本発明の一の実施の形態に係るバッテリ状態検知装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１  バッテリ
２３  電圧センサ
２５  処理部
Ｖ０  エンジン始動時放電前のバッテリ開放電圧値
Ｖａ  着火時電圧
Ｖｂ  燃料噴射時電圧
Ｖｃ  エンジン制御ＥＣＵに対する所定の動作可能電圧値
Ｖｔ  燃料噴射・点火系に対する所定の動作可能電圧値
ＶＬ  バッテリ放電開始直後の下限電圧値
ｎ０１  所定の着火可能回転数
【図１】
0004786253.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004786253.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004786253.tif 000006
【図６】
0004786253.tif 000007
【図７】
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【図８】
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