(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載内燃機関の出力軸に初期回転を付与する始動手段の電力供給手段としての車載バッテリについて、その状態を推定する車載バッテリの状態推定装置において、
前記始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧となる際の電圧値を検出し、該検出値に基づき、前記始動のための前記バッテリの最大放電電流量として前記始動前の放電電流量に対する前記始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧となる際の前記バッテリの放電電流量の差を推定する放電電流推定手段を備え、
前記放電電流推定手段は、前記始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧まで低下した後における前記バッテリの電圧及び前記バッテリの放電電流に関する検出値の複数の組に基づき、前記バッテリの内部抵抗を推定する手段と、該推定される内部抵抗と前記検出値とに基づき前記バッテリの開放端電圧についての前記始動手段の起動前と起動後との値の差を推定する手段と、前記推定される差と前記推定される内部抵抗とに基づき、前記バッテリの電圧が最低電圧へと低下する際における前記バッテリの内部抵抗を推定する手段とを備えることを特徴とする車載バッテリの状態推定装置。
【請求項２】
前記放電電流推定手段は、前記バッテリの電圧の検出値についての前記始動手段による始動前の値と前記始動による最低値との差に基づき、前記バッテリの電圧の最大低下量を算出する手段と、前記推定される内部抵抗と前記最大低下量とに基づき、前記最大放電電流量を算出する手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の車載バッテリの状態推定装置。
【請求項３】
車載内燃機関の出力軸に初期回転を付与する始動手段の電力供給手段としての車載バッテリについて、その状態を推定する車載バッテリの状態推定装置において、
前記始動のための前記バッテリの最大放電電流量として前記始動前の放電電流量に対する前記始動によって前記バッテリの電圧の検出値が最低値となる際の前記バッテリの放電電流量の差を推定する放電電流推定手段を備え、
前記放電電流推定手段は、前記始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧まで低下した後の所定期間における前記バッテリの電圧及び前記バッテリの放電電流に関する検出値の複数の組に基づき前記所定期間における電流の変化に対する電圧の変化を近似する直線の傾きとしての前記バッテリの内部抵抗を推定する手段を備え、前記バッテリの電圧の検出値についての前記始動手段による始動前の値と前記始動による最低値との差に基づく前記バッテリの電圧の最大低下量を前記推定される内部抵抗によって除算することに基づき、前記最大放電電流量を推定するものであり、
前記所定期間は、前記バッテリの内部抵抗が、前記始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧に低下するまでの期間における前記バッテリの内部抵抗に近似すると想定される期間に設定されてなることを特徴とする車載バッテリの状態推定装置。
【請求項４】
車載内燃機関の出力軸に初期回転を付与する始動手段の電力供給手段としての車載バッテリについて、その状態を推定する車載バッテリの状態推定装置において、
前記始動のための前記バッテリの最大放電電流量として前記始動前の放電電流量に対する前記始動によって前記バッテリの電圧の検出値が最低値となる際の前記バッテリの放電電流量の差を推定する放電電流推定手段を備え、
前記放電電流推定手段は、前記始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧まで低下した後の所定期間における前記バッテリの電圧及び前記バッテリの放電電流に関する検出値の複数の組に基づき前記所定期間における電流の変化に対する電圧の変化を近似する直線の傾きとしての前記バッテリの内部抵抗を推定する手段を備え、前記バッテリの最低電圧と所定電圧との差を前記推定される内部抵抗によって除算するに基づき、前記最大放電電流量を推定するものであり、
前記所定期間は、前記バッテリの内部抵抗が、前記始動に伴って前記バッテリの電圧が最低電圧まで低下する時点と、その後、前記バッテリ電圧が所定電圧まで上昇する時点とを結ぶ直線の傾きに近似すると想定される期間に設定されてなることを特徴とする車載バッテリの状態推定装置。
【請求項５】
前記放電電流推定手段によって推定される最大放電電流量と、前記バッテリの電圧についての都度の検出値とに基づき、現時点で前記始動手段による前記内燃機関の始動をしたなら前記バッテリの電圧として想定される最小値を予測する最小値予測手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車載バッテリの状態推定装置。
【請求項６】
前記放電電流推定手段は、前記バッテリの放電能力及び前記バッテリの温度の少なくとも一方によって分割された領域毎に、前記推定される最大放電電流量を記憶する手段を更に備え、
前記最小値予測手段は、前記分割された領域のうちの現在の状態に対応する領域内に記憶されている前記最大放電電流量に基づき前記最小値を予測することを特徴とする請求項５記載の車載バッテリの状態推定装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載の車載バッテリの状態推定装置と、
前記最小値予測手段によって予測される値に基づき、前記内燃機関の自動停止処理及び自動始動処理の少なくとも一方を行う手段とを備えることを特徴とする内燃機関の自動停止始動制御装置。
【請求項８】
請求項７記載の内燃機関の自動停止始動制御装置と、
前記始動手段とを備えることを特徴とする内燃機関の自動停止始動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載内燃機関の出力軸に初期回転を付与する始動手段の電力供給手段としての車載バッテリについて、その状態を推定する車載バッテリの状態推定装置、並びにこれを搭載する内燃機関の自動停止始動装置及び自動停止始動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の状態推定装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、車両の停車時にバッテリの充電状態を推定し、バッテリが内燃機関の始動時に必要な電力を出力可能であると判断される場合には、内燃機関を自動停止するアイドルストップ制御を許可するものも提案されている。これにより、内燃機関の再始動が可能か否かに応じて、アイドルストップ制御の実行の有無を判断することができる。
【特許文献１】特開２００６−２５８０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記バッテリは、通常、内燃機関の制御装置の電力供給手段ともなっている。そして、バッテリの電圧は、制御装置の動作の信頼性を確保するうえで必要な最低電圧以上とすべきものである。このため、再始動制御に際して内燃機関の出力軸に初期回転を付与するスタータに対する電力供給が可能であったとしても、この際のバッテリの電圧の低下が大きい場合には、バッテリの電圧が過度に低下し、制御装置の動作の信頼性を確保することができなくなるおそれがある。したがって、内燃機関の自動停止始動装置を搭載するものにあっては、始動に伴うバッテリの電圧の最低値を予測することが望まれる。
【０００４】
ここで始動に伴うバッテリの電圧の最低値は、バッテリの現在の内部抵抗Ｒと、始動時のバッテリの最大放電電流量ΔＩｍａｘと、バッテリの現在の電圧Ｖとによって、式「ΔＩｍａｘ・Ｒ＋Ｖ」にて予測することが可能である。
【０００５】
上記最大放電電流量は、スタータに対する通電を開始した直後、スタータに流れる電流が急激に上昇する際の放電量である。そして、バッテリの放電電流量は、スタータの回転開始に伴い速やかに減少する。ここで、最大放電電流量ΔＩｍａｘは、バッテリの温度や放電能力等に応じて変化するものであるため、これを予め定められた固定値として用いることは上記予測精度の低下を招く。
【０００６】
一方、最大放電電流量ΔＩｍａｘとして精度のよい値を取得すべく、始動に際しての最大放電電流量ΔＩｍａｘを検出することも困難である。すなわち、この最大放電電流量ΔＩｍａｘは、始動時以外のバッテリの放電電流量としてはほとんど生じ得ない非常に大きい値をとる。そして、この放電電流量をも検出可能な電流センサは非常に高価であるため、始動時のためだけにこうした高価なセンサを設けるのはコストパフォーマンスの観点から好ましくない。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車載内燃機関の出力軸に初期回転を付与する始動手段の電力供給手段としての車載バッテリについて、その最大放電電流量を推定することのできる車載バッテリの状態推定装置、並びにこれを搭載する内燃機関の自動停止始動装置及び自動停止始動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【００１８】
請求項１記載の発明は、車載内燃機関の出力軸に初期回転を付与する始動手段の電力供給手段としての車載バッテリについて、その状態を推定する車載バッテリの状態推定装置において、前記始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧となる際の電圧値を検出し、該検出値に基づき、前記始動のための前記バッテリの最大放電電流量として前記始動前の放電電流量に対する前記始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧となる際の前記バッテリの放電電流量の差を推定する放電電流推定手段を備え、前記放電電流推定手段は、前記始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧まで低下した後における前記バッテリの電圧及び前記バッテリの放電電流に関する検出値の複数の組に基づき、前記バッテリの内部抵抗を推定する手段と、該推定される内部抵抗と前記検出値とに基づき前記バッテリの開放端電圧についての前記始動手段の起動前と起動後との値の差を推定する手段と、前記推定される差と前記推定される内部抵抗とに基づき、前記バッテリの電圧が最低電圧へと低下する際における前記バッテリの内部抵抗を推定する手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
バッテリの電圧が最低電圧へと低下する際における電流及び電圧の挙動から定まるバッテリの内部抵抗と、最低電圧まで低下した後の電流及び電圧の挙動から定まる内部抵抗とは相違し得る。ただし、これらの相違は、バッテリの開放端電圧についての始動手段の起動前後の値の差と相関を有することが発明者らによって見出されている。上記発明では、この点に着目することで、バッテリの電圧が最低電圧へと低下する際における前記バッテリの内部抵抗を高精度に推定することができる。そして、バッテリの電圧が最低電圧に低下するまでの期間におけるバッテリの内部抵抗は、バッテリの始動前の電圧と最低電圧との差と最大放電電流量との関係を定めるものである。このため、上記内部抵抗を推定することで最大放電電流量を好適に推定することができる。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記放電電流推定手段は、前記バッテリの電圧の検出値についての前記始動手段による始動前の値と前記始動による最低値との差に基づき、前記バッテリの電圧の最大低下量を算出する手段と、前記推定される内部抵抗と前記最大低下量とに基づき、前記最大放電電流量を算出する手段とを備えることを特徴とする。
上記発明では、始動前のバッテリの放電電流量に対する始動によってバッテリの電圧の検出値が最低値となる際のバッテリの放電電流量の差を最大放電電流量とするために、電圧の最大低下量は、最大放電電流量を推定する上で用いて好適なパラメータである。また、バッテリの内部抵抗は、バッテリの放電電流の挙動を規定するものであるため、これも最大放電電流量を推定する上で好適なパラメータである。特に、内部抵抗と電圧とが定まれば、バッテリの放電電流量は定まることとなるため、上記最大低下量と内部抵抗とに基づき最大放電電流量を推定することができる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、車載内燃機関の出力軸に初期回転を付与する始動手段の電力供給手段としての車載バッテリについて、その状態を推定する車載バッテリの状態推定装置において、前記始動のための前記バッテリの最大放電電流量として前記始動前の放電電流量に対する前記始動によって前記バッテリの電圧の検出値が最低値となる際の前記バッテリの放電電流量の差を推定する放電電流推定手段を備え、前記放電電流推定手段は、前記始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧まで低下した後の所定期間における前記バッテリの電圧及び前記バッテリの放電電流に関する検出値の複数の組に基づき前記所定期間における電流の変化に対する電圧の変化を近似する直線の傾きとしての前記バッテリの内部抵抗を推定する手段を備え、前記バッテリの電圧の検出値についての前記始動手段による始動前の値と前記始動による最低値との差に基づく前記バッテリの電圧の最大低下量を前記推定される内部抵抗によって除算することに基づき、前記最大放電電流量を推定するものであり、前記所定期間は、前記バッテリの内部抵抗が、前記始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧に低下するまでの期間における前記バッテリの内部抵抗に近似すると想定される期間に設定されてなることを特徴とする。
【００２１】
上記所定期間における検出値に基づき推定される内部抵抗は、始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧に低下するまでの期間における前記バッテリの内部抵抗に近似するために、この内部抵抗と、バッテリの電圧の最大低下量とに基づき、最大放電電流量を推定することが可能となる。
【００２２】
請求項４記載の発明は、車載内燃機関の出力軸に初期回転を付与する始動手段の電力供給手段としての車載バッテリについて、その状態を推定する車載バッテリの状態推定装置において、前記始動のための前記バッテリの最大放電電流量として前記始動前の放電電流量に対する前記始動によって前記バッテリの電圧の検出値が最低値となる際の前記バッテリの放電電流量の差を推定する放電電流推定手段を備え、前記放電電流推定手段は、前記始動によって前記バッテリの電圧が最低電圧まで低下した後の所定期間における前記バッテリの電圧及び前記バッテリの放電電流に関する検出値の複数の組に基づき前記所定期間における電流の変化に対する電圧の変化を近似する直線の傾きとしての前記バッテリの内部抵抗を推定する手段を備え、前記バッテリの最低電圧と所定電圧との差を前記推定される内部抵抗によって除算するに基づき、前記最大放電電流量を推定するものであり、前記所定期間は、前記バッテリの内部抵抗が、前記始動に伴って前記バッテリの電圧が最低電圧まで低下する時点と、その後、前記バッテリ電圧が所定電圧まで上昇する時点とを結ぶ直線の傾きに近似すると想定される期間に設定されてなることを特徴とする。
【００２３】
上記所定期間における検出値に基づき推定される内部抵抗は、バッテリの電圧が最低電圧となる時点と所定電圧まで上昇する時点とを結ぶ直線の傾きを近似するために、この内部抵抗と、最低電圧と所定電圧との差とから、バッテリの電圧が最低電圧から所定電圧まで上昇する際における放電電流量の変化量を算出することができる。このため、上記所定電圧を放電電流の検出が可能な値とすることで、最大放電電流量を推定することが可能となる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記放電電流推定手段によって推定される最大放電電流量と、前記バッテリの電圧についての都度の検出値とに基づき、現時点で前記始動手段による前記内燃機関の始動をしたなら前記バッテリの電圧として想定される最小値を予測する最小値予測手段を更に備えることを特徴とする。
【００２５】
最大放電電流量は、始動によるバッテリの電圧の最大の低下量を定めるパラメータである。そして、この最大の低下量を現在の電圧から減算するなら、バッテリの電圧の最小値を予測することができる。上記発明では、この点に着目し、始動に伴うバッテリの電圧の最小値を予測することができる。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記放電電流推定手段は、前記バッテリの放電能力及び前記バッテリの温度の少なくとも一方によって分割された領域毎に、前記推定される最大放電電流量を記憶する手段を更に備え、前記最小値予測手段は、前記分割された領域のうちの現在の状態に対応する領域内に記憶されている前記最大放電電流量に基づき前記最小値を予測することを特徴とする。
【００２７】
バッテリの最大放電電流量は、バッテリの温度やバッテリの放電能力に応じて変化する。この点、上記発明では、バッテリの放電能力や温度に応じて各別に最大放電流量を記憶しておくことで、都度の状態に応じたバッテリの最大放電電流量を高精度に予測することができ、ひいてはバッテリの電圧の最小値を高精度に予測することができる。
【００２８】
請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の車載バッテリの状態推定装置と、前記最小値予測手段によって予測される値に基づき、前記内燃機関の自動停止処理及び自動始動処理の少なくとも一方を行う手段とを備えることを特徴とする。
【００２９】
始動によってバッテリの電圧が過度に低下する場合には、これを給電手段とする装置の動作の信頼性の低下を招くおそれがある。この点、上記発明では、最小値予測手段によって予測される値を用いることで、上記動作の信頼性の低下を招く事態であるか否かを適切に判断しつつ自動停止処理や自動始動処理を行うことができる。
【００３０】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の内燃機関の自動停止始動制御装置と、前記始動手段とを備えることを特徴とする自動停止始動システムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる車載バッテリの状態推定装置をガソリン機関を動力発生装置とする車両のバッテリの状態推定装置に適用した第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
図１に、本実施形態にかかるシステムの全体構成を示す。
【００３３】
内燃機関１０は、ポート噴射式のガソリン機関である。また、内燃機関１０は、車両の動力発生装置であり、その出力軸（クランク軸１２）が駆動輪に機械的に接続されている。一方、発電装置２０は、発電機としてのオルタネータ２２と、オルタネータ２２の出力を制御する制御回路としてのレギュレータ２４とを備えて構成されている。ここで、オルタネータ２２のロータは、内燃機関１０のクランク軸１２と機械的に連結されており、クランク軸１２の回転力によって回転する。
【００３４】
発電装置２０のバッテリ端子ＴＢには、鉛蓄電池としてのバッテリ３０が接続されている。そして、バッテリ３０には、これと並列に、スイッチ４２を介して電気負荷４４が接続されている。更に、バッテリ３０には、電気負荷として、内燃機関１０のクランク軸１２に初期回転を付与するスタータ４０が接続されている。一方、バッテリ端子ＴＢ及びバッテリ３０間の給電ラインと、発電装置２０のイグニッション端子ＴＩＧとは、イグニッションスイッチ４６を介して接続されている。
【００３５】
上記バッテリ３０の電気負荷の１つとしての電子制御装置（ＥＣＵ５０）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、常時記憶保持装置５１等の記憶装置を備えている。ここで、常時記憶保持装置５１とは、エンジン制御システムの起動スイッチ（制御装置（ＥＣＵ５０）の主電源：ｅｘ．イグニッションスイッチ４６）の状態にかかわらず、常時記憶を保持する記憶装置のことである。具体的には、例えば上記起動スイッチの状態にかかわらず常時給電状態が維持されるバックアップＲＡＭや、給電の有無にかかわらず常時記憶を保持するＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリなどである。
【００３６】
ＥＣＵ５０は、内燃機関１０や、発電装置２０を制御対象とする。特に、ＥＣＵ５０では、バッテリ３０から放電される電流やバッテリ３０へと充電される電流を検出する電流センサ５２の検出値や、バッテリ３０の温度を検出する温度センサ５４の検出値、更にはバッテリ３０の電圧を検出する電圧センサ５６の検出値に基づき、発電装置２０のバッテリ端子ＴＢに印加される電圧（発電装置２０の出力電圧）を制御する。詳しくは、ＥＣＵ５０は、発電装置２０の指令端子ＴＲに、出力電圧の指令値（指令電圧）を出力する。これにより、レギュレータ２４では、出力電圧を指令電圧に制御する。また、ＥＣＵ５０は、発電装置２０のモニタ端子ＴＦを介して、発電装置２０の発電能力を示す発電状態信号を取り込む。ここで、発電能力とは、レギュレータ２４内のスイッチング素子のオン・オフの時比率（詳しくは、オン・オフ周期に対するオン時間の比：Ｄｕｔｙ）によって定量化される。
【００３７】
上記出力電圧の制御は、バッテリ３０の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を許容範囲内としつつも、発電装置２０による発電による内燃機関１０の燃料消費量の増量量を極力低減するように行われる。ここで、ＳＯＣは、バッテリ３０の放電能力を定量化した物理量である。詳しくは、バッテリ３０の満充電に対する現在の充電量の割合を定量化したものである。ＳＯＣは、通常「５時間率容量」や、「１０時間率容量」等によって定量化される。バッテリ３０は、その端子が開放されているときの電圧である開放端電圧が、ＳＯＣに依存することが知られている。詳しくは、ＳＯＣが大きいほど、開放端電圧が高くなる。具体的には例えば、ＳＯＣが「１００％」のときの開放端電圧は、「１２．８Ｖ」であり、「０％」のときの開放端電圧は、「１１．８Ｖ」である。
【００３８】
更に、ＥＣＵ５０は、車両の停止時において、内燃機関１０のアイドル回転速度制御を停止し内燃機関１０を自動的に停止させるいわゆるアイドルストップ制御（自動停止処理）や、アイドルストップ制御から内燃機関１０を自動的に始動させる自動始動処理を行う。ここで、自動始動処理は、スタータ４０を起動させることで内燃機関１０のクランク軸１２に初期回転を付与した後、燃焼制御を行うことで実行される。ただし、スタータ４０の起動に際しては、スタータ４０が回転を開始するまでの極短時間の間にバッテリ３０からスタータ４０に多量の放電電流が流れることが知られている。そしてこの際には、バッテリ３０の電圧が大きく落ち込む。一方、バッテリ３０を給電手段とするＥＣＵ５０には、その動作の信頼性を維持することのできる給電電圧の最小値が規定されている。このため、内燃機関１０の自動始動処理に際してバッテリ３０の電圧が過度に低下する場合には、ＥＣＵ５０の動作の信頼性が低下するおそれがある。このため、アイドルストップ制御は、自動始動処理によるバッテリ３０の電圧の低下がＥＣＵ４０の動作保証電圧の最低値を下回らないとの条件の下で行うことが望ましい。
【００３９】
ここで、自動始動処理に伴うバッテリ３０の電圧の最低値は、バッテリ３０の放電電流量が最大となる際にとる値と考えられる。そこで本実施形態では、イグニッションスイッチ４６の操作による内燃機関１０の始動時において、バッテリ３０の最大放電電流量に関する情報を学習値として取得し、都度のバッテリ３０の状態から自動始動処理によるバッテリ３０の電圧の低下量を予測する際にこの学習値を用いる。以下、最大放電電流量に関する情報の学習原理を説明する。
【００４０】
図２（ａ）は、スタータ４０の起動に伴うバッテリ３０の電流の挙動を示す。スタータ４０とバッテリ３０とが電気的に接続されると、バッテリ３０の放電電流量は急激に上昇し、時刻ｔ１に最大値Ｉｍａｘに達する。この最大値Ｉｍａｘは、スタータ４０の抵抗、バッテリ３０の内部抵抗、スタータ４０及びバッテリ３０間の配線抵抗等によって定まる。そして、スタータ４０が回転を開始すると、スタータ４０を流れる電流が減少する。換言すれば、バッテリ３０の放電電流が減少する。ここで、電流センサ５２は、スタータ４０の起動時におけるバッテリ３０の放電電流の最大値Ｉｍａｘを検出可能範囲とするものではない。そこで、本実施形態では、イグニッションスイッチ４６の操作による内燃機関１０の始動時において、バッテリ３０の最大放電電流量を推定する。
【００４１】
図４（ｂ）に、スタータ４０の起動に際してのバッテリ３０の電流及び電圧の変化を示す。図示されるように、スタータ４０の起動に伴いバッテリ３０の放電電流が増大して最大値Ｉｍａｘに達する際には、バッテリ３０の電圧が最低電圧Ｖｂｔｍに低下する。この際、バッテリ３０の分極の影響が非常に小さいため、バッテリ３０の電流変化に対する電圧変化によって推定されるバッテリ３０の内部抵抗は、真の値に非常に近いものとなっている。ただし、この期間は非常に短いために、この間の電流及び電圧のサンプリングによって内部抵抗を算出することは困難である。
【００４２】
放電電流がピーク（最大値Ｉｍａｘ）に達した後、放電電流の減少に伴ってバッテリ３０の電圧も上昇する。ここで、バッテリ３０の放電電流が最大値Ｉｍａｘとなった後、放電電流が減少していく期間は比較的長いため、この間において放電電流量がある程度低下した後には、電流センサ５２によって電流を多数サンプリングすることができる。このため、この期間においては、バッテリ３０の内部抵抗を比較的容易に算出することができる。一方、バッテリ３０の放電電流が最大値Ｉｍａｘとなるまでの期間におけるバッテリ３０の内部抵抗と、最大値Ｉｍａｘとなった後の内部抵抗とは一般に相違すると考えられる。したがって、放電電流が最大値Ｉｍａｘとなった後の電流の検出値に基づき算出されるバッテリ３０の内部抵抗を用いたのでは、バッテリ３０の最低電圧Ｖｂｔｍに基づく最大値Ｉｍａｘの推定は困難である。
【００４３】
そこで、本実施形態では、最大値Ｉｍａｘとなった後の内部抵抗Ｒｃと最大値Ｉｍａｘとなる前の内部抵抗Ｒｉｎとの差が、スタータ４０起動前後の開放端電圧の差ΔＶｏと相関を有するという性質に着目する。図３に、この性質を裏付ける計測データを示す。図３において、縦軸は、放電電流急増時の内部抵抗Ｒｉｎ（最大値Ｉｍａｘとなる前の内部抵抗）に対するクランキング時の内部抵抗Ｒｃ（最大値Ｉｍａｘとなった後の内部抵抗）の差を示し、横軸は、スタータ起動前後の開放端電圧の差ΔＶｏを示す。図示されるように、差ΔＶｏが大きいほど、これに比例して、内部抵抗Ｒｉｎに対する内部抵抗Ｒｃの差が小さくなっている。このため、差ΔＶｏと内部抵抗Ｒｃとから、放電電流急増時の内部抵抗Ｒｉｎを推定することができる。
【００４４】
すなわち、まず、図４に実線にて示すバッテリ３０の電圧の軌跡に基づき、スタータ４０の起動前のバッテリ３０の電圧Ｖｔとスタータ４０の起動に伴うバッテリ３０の最低電圧Ｖｂｔｍとを検出することで、スタータ４０の起動によるバッテリ３０の電圧降下量ΔＶを算出する。一方、放電電流が最大値となった後の電流及び電圧の挙動から、図中１点鎖線にて示す内部抵抗Ｒｃを算出することができる。そして、これとスタータ４０の起動前後の開放端電圧の差ΔＶｏとを用いることで、図中２点鎖線にて示す放電電流の急増時の内部抵抗Ｒｉｎを推定することができる。そして、内部抵抗Ｒｉｎと上記降下量ΔＶとから、スタータ４０の起動によるバッテリ３０の最大放電電流量ΔＩｍａｘを推定算出することができる。
【００４５】
図５に、本実施形態にかかる最大放電電流量ΔＩｍａｘの推定処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０によって、イグニッションスイッチ４６がオン操作されることをトリガとして実行される。
【００４６】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、電圧センサ５６や電流センサ５２の検出値であるバッテリ３０の電圧Ｖｔや電流Ｉｔを取得する。なお、続くステップＳ１２においてスタータ４０が起動されたと判断されるまでステップＳ１０に留まるため、電圧Ｖｔや電流Ｉｔを、この期間における複数個の検出値の平均値としてもよい。続くステップＳ１２においてスタータ４０が起動されたと判断される場合には、ステップＳ１４において、スタータ４０起動後のバッテリ３０の電流及び電圧を複数回検出する。続くステップＳ１６においては、ステップＳ１０において取得された電圧ＶｔからステップＳ１４において検出されるバッテリ３０の最低電圧Ｖｂｔｍを減算することで、バッテリ３０の上記電圧降下量ΔＶを算出する。
【００４７】
続くステップＳ１８においては、クランキング時のバッテリ３０の内部抵抗Ｒｃを算出する。ここでは、ステップＳ１４において同時に検出される電圧及び電流ついての複数の組が用いられる。これら複数の組は、バッテリ３０の放電電流が電流センサ５２の検出可能範囲の下限値以上まで上昇した期間における検出値の組とする。これは、例えばバッテリ３０の電流が一旦減少した後、検出可能範囲の下限値を超えて上昇することを検知することで行うことができる。これら複数の組を用いて、周知の回帰分析等によって内部抵抗Ｒｃを推定することができる。すなわち、電流を説明変数、電圧を目的変数とする１次式モデルを最小２乗法によって算出し、この１次式モデルの係数を内部抵抗Ｒｃとする。なお、上記複数の組を、該当する検出値の組の全てとする代わりに、これらのうちから選択された所定数の組としてもよい。
【００４８】
続くステップＳ２０においては、バッテリ３０の開放端電圧のスタータ４０の起動前後における差ΔＶｏを算出する。ここで、スタータ４０の起動後の開放端電圧Ｖｏａｆは、上記回帰分析にて算出される１次モデルの切片とすることができる。一方、スタータ４０の起動前の開放端電圧Ｖｏｂｅは、スタータ４０の起動前及び放電電流の急増時の内部抵抗が変化しないと想定して且つこれを内部抵抗Ｒｃで近似し、上記電流Ｉｔ及び電圧Ｖｔを用いることで、簡易的に式「Ｖｏｂｅ＝Ｖｔ−Ｒｃ・Ｉｔ」にて推定することができる。このため、開放端電圧の差ΔＶｏは、「Ｖｏｂｅ−Ｖｏａｆ」と算出することができる。
【００４９】
続くステップＳ２２においては、放電電流急増時の内部抵抗Ｒｉｎを推定する。ここでは、先の図３に示した相関関係に基づき、上記ステップＳ２０において算出された差ΔＶｏにて、上記ステップＳ１８にて算出された内部抵抗Ｒｃを補正することで、内部抵抗Ｒｉｎを推定する。続くステップＳ２４では、上記ステップＳ１６にて算出される電圧降下量ΔＶを、上記ステップＳ２２にて推定される内部抵抗Ｒｉｎにて除算することで、スタータ４０の起動によるバッテリ３０の最大放電電流量ΔＩｍａｘを算出する。そして、ステップＳ２６において、最大放電電流量ΔＩｍａｘ及び内部抵抗Ｒｉｎを記憶するとともに、内部抵抗Ｒｃや電流及び電圧の検出値を消去する。なお、ステップＳ２６の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００５０】
図６に、上記最大放電電流量ΔＩｍａｘに基づくアイドルストップ制御の禁止にかかる処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００５１】
この一連の処理では、まずステップＳ３０において、車両が停止しているか否かを判断する。この処理は、アイドルストップ制御を実行し得る状況か否かを判断するものである。そして、車両停車中であると判断される場合には、ステップＳ３２において、バッテリ３０の電圧の検出値を取得する。この検出値は、バッテリ３０の現在の電圧値に応じた値とすべく、バッテリ３０の電圧の検出値のうちの最新のものであることが望ましいが、所定時間内との条件下で任意の検出値としてもよい。
【００５２】
続くステップＳ３４においては、現時点において仮に内燃機関１０を再始動したと想定した場合のバッテリ３０の電圧低下に伴う最低電圧Ｖｍｉｎを予測する。ここでは、先の図５に示したステップＳ２６の処理にて記憶された最大放電電流量ΔＩｍａｘと内部抵抗Ｒｉｎとに基づき最大の電圧降下量を予測することで、最低電圧Ｖｍｉｎを、「Ｖｍｉｎ＝ΔＩｍａｘ・Ｒｉｎ＋Ｖ」にて予測する。続くステップＳ３６では、最低電圧Ｖｍｉｎが閾値電圧Ｖｔｈ以下であるか否かを判断する。この処理は、現在のバッテリ３０の状態が内燃機関１０の再始動処理を適切に行うことができる状態か否かを判断するものである。ここで閾値電圧Ｖｔｈは、ＥＣＵ５０の動作の信頼性の低下を招く低電圧のうちの最大値に基づき設定されている。
【００５３】
そして、閾値電圧Ｖｔｈ以下であると判断される場合には、ステップＳ３８においてアイドルストップ制御を禁止する。すなわち、車両停止直後にあっては、アイドルストップ制御への移行が禁止される。また、一方、車両停止後一旦はアイドルストップが許可されたにもかかわらず、バッテリ３０の電圧低下等に起因してステップＳ３６において肯定判断されたのであるなら、アイドルストップ制御を直ちに停止し、内燃機関１０を直ちに始動させる。この観点からは、上記閾値電圧Ｖｔｈは、内燃機関１０の再始動処理を行う際にＥＣＵ５０の動作の信頼性を維持することのできる最低電圧以上とすることが望ましい。なお、ステップＳ３８の処理が完了する場合や、ステップＳ３０，Ｓ３６において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００５４】
このように、本実施形態によれば、都度のバッテリ３０の状態において、スタータ４０によって内燃機関１０を始動させたならバッテリ３０の電圧として想定される最低電圧Ｖｍｉｎを予測することで、ＥＣＵ５０の動作の信頼性を維持し得る電圧の下限値ぎりぎりとなるまでアイドルストップ制御を行うことができる。このため、内燃機関１０の燃料消費量を低減することができる。
【００５５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００５６】
（１）始動前から始動後までの期間におけるバッテリ３０の電流及び電圧の検出値に基づき、内燃機関１０の始動前の電流Ｉｔに対する始動によってバッテリ３０の電圧の検出値が最低値となる際の電流の最大値Ｉｍａｘの差を、最大放電電流量ΔＩｍａｘとして推定した。これにより、最大放電電流量ΔＩｍａｘを推定することができる。
【００５７】
（２）始動によってバッテリ３０の電圧が最低電圧に低下するまでの期間におけるバッテリ３０の内部抵抗Ｒｉｎ（放電電流急増時の内部抵抗Ｒｉｎ）を推定しつつ該推定される内部抵抗Ｒｉｎに応じて最大放電電流量ΔＩｍａｘを推定した。この内部抵抗Ｒｉｎは、バッテリ３０の始動前の電圧と最低電圧との差と最大放電電流量との関係を定めるものであるため、この内部抵抗Ｒｉｎを用いることで、最大放電電流量ΔＩｍａｘを好適に推定することができる。
【００５８】
（３）バッテリ３０の開放端電圧についてのスタータ４０の起動前と起動後との値の差ΔＶｏと内部抵抗Ｒｃとに基づき、バッテリ３０の電圧が最低電圧へと低下する際におけるバッテリの内部抵抗Ｒｉｎ（放電電流急増時の内部抵抗Ｒｉｎ）を推定した。これにより、バッテリ３０の内部抵抗Ｒｉｎを高精度に推定することができる。
【００５９】
（４）最大放電電流量ΔＩｍａｘと、バッテリ３０の電圧Ｖとに基づき、現時点でスタータ４０による内燃機関１０の始動をしたならバッテリ３０の電圧として想定される最小値（最低電圧Ｖｍｉｎ）を予測した。これにより、始動に伴うバッテリ３０の電圧の最小値を予測することができる。
【００６０】
（５）予測される最低電圧Ｖｍｉｎに基づき、内燃機関１０のアイドルストップ制御を禁止するか否かを決定した。これにより、ＥＣＵ５０の動作の信頼性の低下を招く事態であるか否かを適切に判断しつつ自動停止処理や自動始動処理を行うことができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６２】
図７に、本実施形態にかかる最大放電電流量ΔＩｍａｘの推定原理を示す。図示されるように、バッテリ３０の放電電流量は、最大値Ｉｍａｘとなった後、減少しやがてゼロとなる。この際、放電電流が最大となる時点（Ｉｍａｘ、Ｖｂｔｍ）と、放電電流がゼロとなる時点（０、Ｖｏ）とを結ぶ直線の傾きＲａがわかるなら、最低電圧Ｖｂｔｍ及び開放端電圧Ｖｏに基づき、最大放電電流量ΔＩｍａｘを推定することが可能となる。ここで、図中２点鎖線で囲った領域における電流の変化に対する電圧の変化を近似する直線の傾き（内部抵抗Ｒｃ）は、傾きＲａに近似する。すなわち、スタータ４０や内燃機関１０、電流センサ５２の仕様によっては、電流センサ５２による検出可能領域内の特定の領域における電流及び電圧のサンプリング値から算出される内部抵抗Ｒｃが傾きＲａに近似し得る。このため、この場合には、上記特定の領域（図中、２点鎖線にて囲った領域）を適合することで、最大放電電流量ΔＩｍａｘを簡易に算出することができる。
【００６３】
図８に、本実施形態にかかる最大放電電流量ΔＩｍａｘの推定処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０によって、イグニッションスイッチ４６がオン操作されることをトリガとして実行される。なお、図８において、先の図５に示した処理と対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００６４】
この一連の処理では、ステップＳ１４の処理が完了すると、ステップＳ４０に移行する。ステップＳ４０においては、バッテリ３０の充放電電流量がゼロとなったタイミングにおける電圧である開放端電圧Ｖｏを抽出する。続くステップＳ１６ａでは、最低電圧Ｖｂｔｍに対する上記開放端電圧Ｖｏの差として、バッテリ３０の電圧降下量ΔＶを算出する。そして、ステップＳ１８においてバッテリ３０の内部抵抗Ｒｃを算出した後、ステップＳ２４ａでは、これら電圧降下量ΔＶや内部抵抗Ｒｃ、上記ステップＳ１０にて取得されたスタータ４０の起動前の電流Ｉｔに基づき、最大放電電流量ΔＩｍａｘを算出する。すなわち、内部抵抗Ｒｃに対する電圧降下量ΔＶの比は、放電電流の最大値Ｉｍａｘそのものとなるため、スタータ４０の起動による放電電流量に、スタータ４０の起動前の電流Ｉｔを加えたものとなっている。このため、スタータ４０の起動による最大放電電流量ΔＩｍａｘは、「ΔＶ／Ｒｃ−Ｉｔ」にて算出される。一方、ステップＳ２６ａにおいては、最大放電電流量ΔＩｍａｘを記憶するとともに、内部抵抗Ｒｃや電圧及び電流の検出値を消去する。なお、ステップＳ２６ａの処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００６５】
上記処理によれば、最大放電電流量ΔＩｍａｘを簡易に算出することができる。なお、先の図６に示した処理によって最低電圧Ｖｍｉｎを推定するに際しては、内部抵抗Ｒｉｎを用いることとなるが、これは例えばＳＯＣに応じて予め定められた値とすればよい。
【００６６】
以上詳述した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（４）、（５）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００６７】
（６）バッテリの内部抵抗Ｒｃが、始動に伴ってバッテリ３０の電圧が最低電圧まで低下する時点とバッテリ３０の放電電流がゼロとなる時点とを結ぶ直線の傾きＲａに近似すると想定される期間における電流及び電圧の検出値に基づき、内部抵抗Ｒｃを算出した。これにより、最大放電電流量ΔＩｍａｘを簡易に推定することが可能となる。
【００６８】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６９】
本実施形態では、先の図５に示した処理にて算出される最大放電電流量ΔＩｍａｘや、内部抵抗Ｒｉｎを、図９に示すように、そのときのバッテリ３０の温度とＳＯＣとによって分割された複数の領域毎に各別に上記常時記憶保持装置５１に記憶しておく。図９（ａ）には、最大放電電流量ΔＩｍａｘの記憶態様を示し、図９（ｂ）には、内部抵抗Ｒｉｎの記憶態様を示す。これは、最大放電電流量ΔＩｍａｘや、内部抵抗Ｒｉｎが、バッテリ３０の温度やＳＯＣに応じて変化することに鑑みてなされる設定である。
【００７０】
図１０に、最大放電電流量ΔＩｍａｘに基づくアイドルストップ制御の禁止にかかる処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１０において、先の図６に示した処理と対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００７１】
この一連の処理では、ステップＳ３２の処理が完了すると、ステップＳ４２に移行する。ステップＳ４２では、バッテリ３０の温度とＳＯＣとを取得する。ここでバッテリ３０の温度及びＳＯＣは、現在のバッテリ３０の状態を示すものとすべく、最新の値であることが望ましいが、所定時間内との条件の下、任意の検出値や算出値を用いてもよい。続くステップＳ４４においては、先の図９に示した態様にて分割された領域のうち上記ステップＳ４２にて取得されたバッテリ３０の温度及びＳＯＣを含む領域の最大放電電流量ΔＩｍａｘと、内部抵抗Ｒｉｎとを選択する。そして、ステップＳ３４ａでは、選択された最大放電電流量ΔＩｍａｘと内部抵抗Ｒｉｎを用いて最低電圧Ｖｍｉｎを予測する。
【００７２】
以上詳述した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００７３】
（７）バッテリ３０の温度及びＳＯＣによって分割された領域毎に最大放電電流量ΔＩｍａｘ及び内部抵抗Ｒｉｎを記憶し、現在の状態に対応する領域内に記憶されている最大放電電流量ΔＩｍａｘ及び内部抵抗Ｒｉｎに基づき、最低電圧Ｖｍｉｎを予測した。これにより、都度の状態に応じたバッテリ３０の電圧降下量を高精度に予測することができ、ひいてはバッテリ３０の最低電圧Ｖｍｉｎを高精度に予測することができる。
【００７４】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００７５】
・上記第２の実施形態では、電流のサンプリング期間として、バッテリ３０の電流及び電圧によって表現される座標軸上においてバッテリ３０の電圧が最低電圧Ｖｂｔｍまで低下した時点とバッテリ３０の電圧が開放端電圧Ｖｏとなった時点とを結ぶ直線の傾きに内部抵抗Ｒｃが近似すると想定される所定期間を用いたが、これに限らない。例えば、バッテリ３０の電圧が最低電圧Ｖｂｔｍまで低下した時点とバッテリ３０の電圧が規定電圧となった時点とを結ぶ直線の傾きに内部抵抗Ｒｃが近似すると想定される所定期間としてもよい。
【００７６】
また、図１１に示すように、電流のサンプリング期間として、サンプリング期間におけるバッテリ３０の内部抵抗Ｒｃが内部抵抗Ｒｉｎに近似すると想定される期間を用いてもよい。これによれば、「（Ｖｔ−Ｖｂｔｍ）／Ｒｃ」にて最大放電電流量ΔＩｍａｘを推定することができる。更に、そのときの内部抵抗Ｒｃと、推定される最大放電電流量ΔＩｍａｘとを記憶しておくことで、都度の電圧Ｖに応じて、最低電圧Ｖｍｉｎを「ΔＩｍａｘ・Ｒｃ＋Ｖ」と予測することができる。なお、最低電圧Ｖｍｉｎの予測は、先の第３の実施形態の要領で行ってもよい。
【００７７】
・上記第３の実施形態では、バッテリ３０の温度とＳＯＣとの双方によって分割される領域毎に各別に最大放電電流量ΔＩｍａｘと内部抵抗Ｒｉｎとを記憶させたが、これに限らない。例えば、バッテリ３０の温度及びＳＯＣのいずれか一方によって分割される領域毎に各別に最大放電電流量ΔＩｍａｘと内部抵抗Ｒｉｎとを記憶させてもよい。また例えば、バッテリ３０の温度とＳＯＣとの双方によって分割される領域毎に各別に最大放電電流量ΔＩｍａｘ及び内部抵抗Ｒｉｎのいずれか一方を記憶するようにしてもよい。更に例えば、バッテリ３０の温度及びＳＯＣのいずれか一方によって分割される領域毎に各別に最大放電電流量ΔＩｍａｘ及び内部抵抗Ｒｉｎのいずれか一方を記憶するようにしてもよい。
【００７８】
・最大放電電流量ΔＩｍａｘを推定する代わりに、バッテリ３０の電圧が最低値となる際の放電電流量(最大値Ｉｍａｘ)自体を推定してもよい。これは例えば、先の図５のステップＳ２４の処理に代えて、「Ｉｍａｘ＝Ｖｂｔｍ／Ｒｉｎ」を算出する処理を行うことで実現することができる。また、例えば先の図８のステップＳ２４ａの処理に代えて、「Ｉｍａｘ＝ΔＶ／Ｒｃ」を算出する処理を行うことで実現することもできる。ここで、スタータ４０への電力供給前の期間においてはバッテリ３０の放電電流は小さいと考えられる。このため、上記最大放電電流量ΔＩｍａｘに代えて最大値Ｉｍａｘを用いて先の図６や図１０に例示した処理を行ってもよい。更に、例えば先の図６に示した処理において、バッテリの電圧Ｖに代えて、バッテリ３０の放電電流量がゼロであったなら取るであろう電圧の推定値を取得可能であるなら、これに基づき再始動に伴う最低電圧Ｖｍｉｎを予測することもできる。すなわち、上記最大値Ｉｍａｘに加えて、スタータ３０への電力供給前のバッテリ３０の放電電流量Ｉを記憶しておき、再始動に際しての最大放電電流量ΔＩｍａｘを、「Ｉｍａｘ−Ｉ＋(現在の放電電流量)」とすることで、これと内部抵抗Ｒｉｎと上記電圧の推定値とに基づき最低電圧Ｖｍｉｎを予測することができる。
【００７９】
・スタータ起動前の開放端電圧Ｖｏの取得方法としては、上記第１及び第３の実施形態において例示したものに限らない。例えば、内燃機関１０の停止に際してのバッテリ３０の電圧及び電流の検出値に基づく回帰分析によって起動前の開放端電圧を推定してもよい。
【００８０】
・アイドルストップ制御後の内燃機関１０の自動始動処理において、内燃機関１０のクランク軸１２に初期回転を付与する始動手段としては、スタータ４０に限らない。例えば自動始動専用のモータジェネレータをスタータ４０とは別に備えてもよい。この場合、最大放電電流量ΔＩｍａｘの算出は、モータジェネレータによって内燃機関１０を自動で始動させる際のバッテリ３０の電流及び電圧に基づき行うことが望ましい。
【００８１】
・上記各実施形態では、最大放電電流量ΔＩｍａｘを、アイドルストップ制御を禁止するか否かの判断処理に利用したがこれに限らない。例えば、内燃機関１０が停止する可能性が生じると想定される状況下、次回始動時の最低電圧Ｖｍｉｎの予測に用いてもよい。これによれば、最低電圧Ｖｍｉｎが閾値電圧Ｖｔｈ以下となると判断される場合には、内燃機関１０の停止前にオルタネータ２２の発電量を増大させ、バッテリ３０の充電を促進しておく処理が可能となり、ひいては次回始動時においてＥＣＵ５０の給電電圧を安定させることができる。
【００８２】
・内燃機関としては、ポート噴射式の火花点火式内燃機関に限らず、例えば筒内噴射式の火花点火式内燃機関であってもよい。更に、ディーゼル機関等、圧縮着火式内燃機関であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成を示す図。
【図２】始動時のバッテリ放電電流の推移を示す図。
【図３】上記実施形態にかかる最大放電電流時の内部抵抗の推定原理を説明する図。
【図４】同実施形態にかかる最大放電電流の推定原理を説明する図。
【図５】同実施形態にかかる最大放電電流の推定処理の手順を示す流れ図。
【図６】同実施形態にかかる機関自動停止始動処理の禁止処理の手順を示す流れ図。
【図７】第２の実施形態にかかる最大放電電流の推定原理を示す図。
【図８】同実施形態にかかる最大放電電流の推定処理の手順を示す流れ図。
【図９】第３の実施形態による最大放電電流及び内部抵抗の記憶態様を示す図。
【図１０】同実施形態にかかる機関自動停止始動処理の禁止処理の手順を示す流れ図。
【図１１】上記第２の実施形態の変形例にかかる最大放電電流の推定原理を示す図。
【符号の説明】
【００８４】
１０…内燃機関、２０…発電装置、３０…バッテリ、４０…スタータ（始動手段の一実施形態）、５０…ＥＣＵ（車載バッテリの状態推定装置の一実施形態）。
【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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