(57)【要約】【課題】電流センサによる測定電流値と、実際にバッテリの充電に寄与した充電電流値との間に生じる誤差を低減し得るバッテリ状態管理装置を得る。【解決手段】車両の走行中及び停車中の動作として、処理部１５は、直近に求めたバッテリ１の充電残量Ｑk-1(n)を基準として、現時点ｔk(n)における充電残量Ｑk(n)を、Ｑk(n)＝Ｑk-1(n)＋η×Ｉk(n)×Δｔとして算出する。充電効率係数ηは、初期始動時点ｔ0(1)でのバッテリ１の充電残度ＳＯＣが９０％より大きい場合にはη＝η0（０＜η0＜１）に設定され、９０％以下の場合にはη＝１に設定される。【選択図】図１
2007271424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、バッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置であって、
前記バッテリの充放電電流を測定する電流センサと、
過去の時点で求めた前記バッテリの第１の充電残量と、前記電流センサによって測定された電流値と、前記過去の時点から現時点までの時間間隔とに基づいて、現時点における前記バッテリの第２の充電残量を算出する処理手段と
を備え、
前記処理手段は、前記第１の充電残量が所定値より大きい場合には、前記電流センサによって測定された充電電流の電流値を、充電効率係数を用いて補正し、補正後の電流値を用いて前記第２の充電残量を算出する、バッテリ状態管理装置。
【請求項２】
前記処理手段は、前記第１の充電残量の値に応じて、前記充電効率係数の値を可変に設定可能である、請求項１に記載のバッテリ状態管理装置。
【請求項３】
前記車両は自動アイドリングストップ機能を備えており、
前記処理手段は、算出された前記第２の充電残量と、前記バッテリの充電残量に関する所定のしきい値とを比較することにより、エンジン停止の許否を判定する、請求項１又は２に記載のバッテリ状態管理装置。
【請求項４】
前記処理手段は、前記電流センサの性能による測定誤差を加味した前記第２の充電残量と、前記しきい値とを比較する、請求項３に記載のバッテリ状態管理装置。
【請求項５】
前記処理手段は、前記第２の充電残量と、前記電流センサの性能による測定誤差を加味した前記しきい値とを比較する、請求項３に記載のバッテリ状態管理装置。
【請求項６】
前記処理手段は、アイドリングストップ後にエンジンが再始動される毎に、前記バッテリの定格容量と劣化度と充電残度とに基づいて、前記第１の充電残量を算出する、請求項１〜５のいずれか一つに記載のバッテリ状態管理装置。
【請求項７】
前記処理手段は、前記エンジンの再始動時に算出された前記第１の充電残量と、直近に求められた前記第２の充電残量との誤差を算出し、当該誤差に基づいて前記充電効率係数を補正する、請求項６に記載のバッテリ状態管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるバッテリ（本明細書では、鉛バッテリのことを指す）の状態を管理するバッテリ状態管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリの充放電電流を電流センサによって測定し、この電流センサで測定された電流の積算値を、エンジン始動時点におけるバッテリの充電残量に加算することにより、現時点におけるバッテリの充電残量を求める技術が知られている。
【０００３】
なお、エンジン始動時点におけるバッテリの充電残量を求める手法として、例えば下記特許文献１には、エンジン始動時にバッテリの開放電圧値及び内部抵抗値を測定し、その測定結果に基づいてバッテリの充電残量を推定する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−４２７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バッテリの充電残量が所定値（例えば満充電に対して９０％）以上である場合には、バッテリの充電効率が低下するため、電流センサによって測定された電流の一部はバッテリの充電には寄与しない。従って、電流センサによる測定電流値と、実際にバッテリの充電に寄与した充電電流値との間に誤差が生じるため、現時点でのバッテリの充電残量の算出結果にも誤差が生じる。特に、自動アイドリングストップ機能を有する車両においては、現時点での充電残量に基づいてエンジン停止の可否判定がなされる。そのため、現時点での充電残量の算出結果に誤差が生じると、エンジン停止可否の誤判定に繋がる可能性がある。
【０００６】
本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、電流センサによる測定電流値と、実際にバッテリの充電に寄与した充電電流値との間に生じる誤差を低減し得るバッテリ状態管理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係るバッテリ状態管理装置は、車両に搭載され、バッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置であって、前記バッテリの充放電電流を測定する電流センサと、過去の時点で求めた前記バッテリの第１の充電残量と、前記電流センサによって測定された電流値と、前記過去の時点から現時点までの時間間隔とに基づいて、現時点における前記バッテリの第２の充電残量を算出する処理手段とを備え、前記処理手段は、前記第１の充電残量が所定値より大きい場合には、前記電流センサによって測定された充電電流の電流値を、充電効率係数を用いて補正し、補正後の電流値を用いて前記第２の充電残量を算出することを特徴とする。
【０００８】
第２の発明に係るバッテリ状態管理装置は、第１の発明に係るバッテリ状態管理装置において特に、前記処理手段は、前記第１の充電残量の値に応じて、前記充電効率係数の値を可変に設定可能であることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明に係るバッテリ状態管理装置は、第１又は第２の発明に係るバッテリ状態管理装置において特に、前記車両は自動アイドリングストップ機能を備えており、前記処理手段は、算出した前記第２の充電残量と、前記バッテリの充電残量に関する所定のしきい値とを比較することにより、エンジン停止の許否を判定することを特徴とする。
【００１０】
第４の発明に係るバッテリ状態管理装置は、第３の発明に係るバッテリ状態管理装置において特に、前記処理手段は、前記電流センサの性能による測定誤差を加味した前記第２の充電残量と、前記しきい値とを比較することを特徴とする。
【００１１】
第５の発明に係るバッテリ状態管理装置は、第３の発明に係るバッテリ状態管理装置において特に、前記処理手段は、前記第２の充電残量と、前記電流センサの性能による測定誤差を加味した前記しきい値とを比較することを特徴とする。
【００１２】
第６の発明に係るバッテリ状態管理装置は、第１〜第５のいずれか一つの発明に係るバッテリ状態管理装置において特に、前記処理手段は、アイドリングストップ後にエンジンが再始動される毎に、前記バッテリの定格容量と劣化度と充電残度とに基づいて、前記第１の充電残量を算出することを特徴とする。
【００１３】
第７の発明に係るバッテリ状態管理装置は、第６の発明に係るバッテリ状態管理装置において特に、前記処理手段は、前記エンジンの再始動時に算出された前記第１の充電残量と、直近に求められた前記第２の充電残量との誤差を算出し、当該誤差に基づいて前記充電効率係数を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明に係るバッテリ状態管理装置によれば、処理手段は、第１の充電残量が所定値より大きい場合には、電流センサによって測定された充電電流の電流値を、充電効率係数を用いて補正し、補正後の電流値を用いて第２の充電残量を算出する。従って、充電効率係数を用いた補正を行うことにより、電流センサによる測定電流値と、実際にバッテリの充電に寄与した充電電流値との間に生じる誤差を低減することができる。
【００１５】
第２の発明に係るバッテリ状態管理装置によれば、処理手段は、第１の充電残量の値に応じて、充電効率係数の値を可変に設定可能である。従って、第１の充電残量の値に応じて充電効率係数を細かく補正できるため、測定電流値と実際の充電電流値との間に生じる誤差をさらに低減することができる。
【００１６】
第３の発明に係るバッテリ状態管理装置によれば、エンジン停止の許否判定において、処理手段は、算出した第２の充電残量と、バッテリの充電残量に関する所定のしきい値とを比較する。算出された第２の充電残量においては、測定電流値と実際の充電電流値との間に生じる誤差が低減されているため、エンジン停止の許否判定を正確に行うことができる。
【００１７】
第４の発明に係るバッテリ状態管理装置によれば、処理手段は、電流センサの性能による測定誤差を加味した第２の充電残量と、所定のしきい値とを比較する。従って、電流センサの測定誤差をも考慮しつつ、エンジン停止の許否判定を正確に行うことができる。
【００１８】
第５の発明に係るバッテリ状態管理装置によれば、処理手段は、第２の充電残量と、電流センサの性能による測定誤差を加味したしきい値とを比較する。従って、電流センサの測定誤差をも考慮しつつ、エンジン停止の許否判定を正確に行うことができる。
【００１９】
第６の発明に係るバッテリ状態管理装置によれば、処理手段は、アイドリングストップ後にエンジンが再始動される毎に、バッテリの定格容量と劣化度と充電残度とに基づいて、第１の充電残量を算出する。従って、電流センサの測定誤差等に起因して第２の充電残量の導出結果に誤差が生じる場合であっても、誤差が生じた第２の充電残量を、誤差の生じていない第１の充電残量に再始動毎に更新することにより、再始動毎に誤差をリセットすることができる。
【００２０】
第７の発明に係るバッテリ状態管理装置によれば、処理手段は、エンジンの再始動時に算出された第１の充電残量と、直近に求められた第２の充電残量との誤差を算出し、当該誤差に基づいて充電効率係数を補正する。従って、再始動後においては、より適切な充電効率係数を用いて第２の充電残量の導出処理を実行できるため、エンジン停止の許否判定をより正確に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。
【００２２】
本明細書において、「新品」には、完全に新品のほか、ほぼ新品も含むものとする。「満充電状態」には、完全に満充電状態のほか、ほぼ満充電状態も含むものとする。エンジンの「初期始動」とは、バッテリ液の濃度分極による影響が完全に解消された後のエンジンの始動を意味するものとする。エンジンの「再始動」とは、自動アイドリングストップ機能によってエンジンが一旦停止された後の再始動を意味するものとする。つまり、本実施の形態に係る車両は、自動アイドリングストップ機能を有しており、車両が停車するごとにエンジン停止の可否判定が実行される。そして、可否判定に合格してエンジンが一旦停止されると、次に車両が発進する際にエンジンが再始動される。エンジンの「始動」には、初期始動及び再始動の双方が含まれるものとする。
【００２３】
図１は、本実施の形態に係るバッテリ状態管理装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように本実施の形態に係るバッテリ状態管理装置は、車両に搭載されたバッテリ１に接続された電流センサ１１及び電圧センサ１３と、電流センサ１１及び電圧センサ１３に接続された処理部１５（処理手段）と、処理部１５に接続された報知部９及び記憶部１７とを備えている。処理部１５は、電流センサ１１によって逐次検出される電流を積算する電流積算部５１と、電流積算部５１によって積算された電流をリセットするリセット処理部５２とを有している。処理部１５の動作については後に詳述する。
【００２４】
電流センサ１１は、バッテリ１の充放電電流を検出する。電圧センサ１３は、バッテリ１の出力電圧（例えば端子電圧）を検出する。処理部１５は、エンジンの初期始動時に、電圧センサ１３によって検出された開放電圧値（放電開始前の開放電圧値）ＶO及び下限電圧値（放電開始後の下限電圧値）ＶLに基づいて、バッテリ１のバッテリ残容量（充電残量）を求める。但し、下限電圧に限らず、放電開始後の出力電圧（放電時電圧）を電圧センサ１３によって検出すればよい（以降も同様である）。また、処理部１５は、車両の走行中及び停車中は、電流積算部５１によって求められた電流積算量を、直近に求めた充電残量に加算することにより、現時点での充電残量を定期的に求める。さらに、処理部１５は、車両が停車するごとに、現時点での充電残量に基づいて、エンジン停止の可否判定を行う。また、処理部１５は、エンジンが再始動されるごとに、電圧センサ１３によって検出された下限電圧値ＶLに基づいて、充電残量を求める。
【００２５】
報知部９は、処理部１５によるエンジン停止の可否判定の結果を、車両の運転者に対して報知する。但し、この処理は必須のものではない。記憶部１７は、処理部１５の処理に必要なデータ等を記憶する。
【００２６】
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２１を介してスタータ２３及び車載機器２４に接続されている。これにより、イグニションスイッチ２１がオンされると、バッテリ１からの電力がイグニションスイッチ２１を介して車載機器２４及びスタータ２３に給電され、スタータ２３によってエンジンの始動動作が開始される。
【００２７】
処理部１５は、イグニションスイッチ２１のオン／オフに基づいて、車両のエンジン始動を検知する。また、処理部１５は、車両の車速センサ（図示しない）から入力される車速信号に基づいて、車両が停車したか否かを検知する。
【００２８】
エンジンの初期始動時の動作として、処理部１５は、電圧センサ１３によって検出された開放電圧値ＶO及び下限電圧値ＶLに基づいて、エンジンの初期始動時点ｔ0(n)（ｔ0は、初期始動及び再始動を含むエンジン始動時点であることを示す。ｎはｎ回目のエンジン始動であることを示し、初期始動の場合はｎ＝１とする。以下同様。）におけるバッテリ１の劣化度ＳＯＨ及び充電残度ＳＯＣを求める。そして、処理部１５は、求めた劣化度ＳＯＨ及び充電残度ＳＯＣを、バッテリ１の既知の定格容量に乗算することにより、初期始動時点ｔ0(1)における充電残量Ｑ0(1)を、Ｑ0(1)＝バッテリ定格容量×ＳＯＨ×ＳＯＣとして求める。
【００２９】
車両の走行中及び停車中の動作として、処理部１５は、直近に求めたバッテリ１の充電残量Ｑk-1(n)を基準として、現時点ｔk(n)における充電残量Ｑk(n)を、下記の式（１）に従って求める。
【００３０】
Ｑk(n)＝Ｑk-1(n)＋η×Ｉk(n)×Δｔ  ・・・（１）
式（１）において、ηは、バッテリ１の充電効率を表す係数（以下「充電効率係数」と称す）であり、詳細は後述する。Ｉk(n)は、電流センサ１１によって検出された時点ｔk(n)での電流値であり、バッテリ１への充電電流の符号を正とし、バッテリ１からの放電電流の符号を負として算出される。Δｔは、サンプリング間隔であり、ｔk(n)−ｔk-1(n)によって定義される時間間隔に相当する。
【００３１】
エンジンの再始動時の動作として、処理部１５は、電圧センサ１３によって検出された下限電圧値ＶLに基づいて、エンジンの再始動時点ｔ0(n)（再始動の場合はｎ≧２であり、本明細書では代表的にｎ＝２とする。以下同様）におけるバッテリ１の充電残度ＳＯＣを求める。そして、処理部１５は、再始動時に求めた充電残度ＳＯＣと、初期始動時に求めた劣化度ＳＯＨとを、バッテリ１の既知の定格容量に乗算することにより、再始動時点ｔ0(2)における充電残量Ｑ0(2)を、Ｑ0(2)＝バッテリ定格容量×ＳＯＨ×ＳＯＣとして求める。ここで、初期始動時に求めた劣化度ＳＯＨを用いている理由は、バッテリ１の劣化度ＳＯＨは急激に変化するものではなく、初期始動時と再始動時とで劣化度ＳＯＨの差は少ないと考えられるためである。
【００３２】
また、再始動時の動作として、処理部１５は、電流積算部５１によって積算された電流を、リセット処理部５２によってリセットする。これにより、再始動後に改めて電流積算部５１による電流積算が開始される。
【００３３】
初期始動時及び再始動時の動作において、処理部１５は、エンジンの始動ごとに、直近のエンジン停止時点からそのエンジン始動時点ｔ0(n)までのエンジン停止期間Ｔが、予め定められた所定期間Ｔc（バッテリ１の開放電圧ＶOが安定するのに必要な期間。つまり、バッテリ液の濃度分極による影響が完全に解消されるのに必要な期間）を越えているか否かの判定（エンジン停止期間判定）を行う。
【００３４】
その判定の結果、処理部１５は、エンジン停止期間Ｔが所定期間Ｔcを越えている場合には、開放電圧値ＶO及び下限電圧値ＶLを用いて充電残度ＳＯＣを求め、一方、エンジン停止期間Ｔが所定期間Ｔc以下である場合には、下限電圧値ＶLを用いて充電残度ＳＯＣを求める。冒頭で定義した通り、初期始動の場合にはＴ＞Ｔcである。また、再始動の場合には、エンジンの停止から再始動までの時間間隔が数秒から数分程度の短い間隔であるため、通常はＴ≦Ｔcとなる。
【００３５】
以下、図２に示したタイミングチャートを参照して、本実施の形態に係るバッテリ状態管理装置の動作について具体的に説明する。図２には、エンジンの初期始動、車両の走行、車両の停止、アイドリングストップ機能によるエンジンの停止、及びエンジンの再始動が、この順に行われた状況が例示されている。
【００３６】
＜エンジン初期始動時における充電残量の導出処理＞
図３は、初期始動時におけるバッテリ１の劣化度ＳＯＨ及び充電残度ＳＯＣの導出手法を説明するためのグラフである。図１，３を参照して、新品のバッテリ１に関する基準放電特性Ｇ１が予め定められて、記憶部１７に記憶されている。
【００３７】
基準放電特性Ｇ１は、以下のようにして求めることができる。まず、図４を参照して、新品のバッテリ１を対象として例えばＪＩＳ規格の容量試験を行い、その試験結果に基づいて、開放電圧値ＶOの減少（つまり充電残量の減少）に伴うバッテリ１の内部抵抗値変化率（ＲB／ＲBF）の増加の割合に関する特性Ｇ９を求める。図４において、電圧値ＶAFは、満充電状態のバッテリ１の開放電圧値であり、電圧値ＶAEは、充電残量がゼロの状態のバッテリ１の開放電圧値である。また、内部抵抗値ＲBFは、満充電状態のバッテリ１の内部抵抗値であり、内部抵抗値ＲBは、使用後のバッテリ１（つまり、満充電状態でないバッテリ１）の内部抵抗値である。
【００３８】
また、図５を参照して、バッテリ１が新品かつ満充電の状態にあるときに、エンジン初期始動時のバッテリ１の開放電圧値ＶOIF及び下限電圧値ＶLIFを計測することにより、その車両に固有の測定点ＰFを求める。図５において、電圧値ＶOIE及び電圧値ＶLIEは、新品かつ充電残量ゼロの状態のバッテリ１の開放電圧値及び下限電圧値にそれぞれ対応している。そして、測定点ＰFと座標の原点（図５には現れない）とを通る直線Ｇ５を基準として、直線Ｇ５上の各点を、図４の特性Ｇ９で与えられる内部抵抗変化率に応じたシフト量で縦軸マイナス方向にシフトさせることにより、基準放電特性Ｇ１が得られる。つまり、図５でハッチングを付した領域は、開放電圧値ＶOの減少に伴うバッテリ１の内部抵抗値ＲBの増加の影響を反映している部分であり、図４のハッチングを付した領域に対応している。作成された基準放電特性Ｇ１は、関数又はデータテーブルとして、記憶部１７に記憶される。
【００３９】
再び図１，３を参照して、処理部１５は、初期始動時点ｔ0(1)に電圧センサ１３によって検出されたバッテリ１の開放電圧値ＶOR及び下限電圧値ＶLRと、記憶部１７に記憶されている基準放電特性Ｇ１とに基づいて、初期始動時点ｔ0(1)におけるバッテリ１の劣化度ＳＯＨ及び充電残度ＳＯＣを求める。なお、エンジンの初期始動は、例えばその日最初のエンジン始動であり、通常は、直近のエンジン停止時点からその初期始動時点ｔ0(1)までのエンジン停止期間Ｔは、所定期間Ｔcを越えている。従って、Ｔ＞Ｔcとなるため、上記の通り処理部１５は、開放電圧値ＶO及び下限電圧値ＶLの双方を用いて充電残度ＳＯＣ（及び劣化度ＳＯＨ）を求める。
【００４０】
まず、充電残度ＳＯＣの導出手法について具体的に説明する。バッテリ１の初期始動時点ｔ0(1)において、電圧センサ１３によってバッテリ１の開放電圧値ＶOR及び下限電圧値ＶLRを測定し、処理部１５は、その開放電圧値ＶOR及び下限電圧値ＶLRを図３のグラフ上に測定点Ｐ１２としてプロットする。
【００４１】
次に、処理部１５は、基準放電特性Ｇ１上における、下限電圧値ＶLが下限電圧値ＶLRと等しい値であるときの開放電圧値（つまり点Ｐ１２の開放電圧値）ＶOSを求める。そして、使用が開始されているその時点ｔ0(1)におけるバッテリ１の充電残量をゼロと想定したときの開放電圧値（つまり点Ｐ２３の開放電圧値）ＶOREを、次のようにして導出する。つまり、開放電圧値ＶOIFから開放電圧値ＶOIEを引いた値Ｄ１３に対する、開放電圧値ＶOIFから開放電圧値ＶOREを引いた値Ｄ１４の比（Ｄ１４／Ｄ１３）が、開放電圧値ＶOIFから開放電圧値ＶOSを引いた値Ｄ１１に対する、開放電圧値ＶOIFから開放電圧値ＶORを引いた値Ｄ１２の比（Ｄ１２／Ｄ１１）に等しくなるように、開放電圧値ＶOREを導出する。
【００４２】
そして、処理部１５は、開放電圧値ＶOIFと開放電圧値ＶOREとの差である差分値Ｄ２１に対する、開放電圧値ＶORと開放電圧値ＶOREとの差である差分値Ｄ２２の比（Ｄ２２／Ｄ２１。図３に示した範囲Ｃ１に相当する）として、初期始動時点ｔ0(1)におけるバッテリ１の充電残度ＳＯＣを求める。
【００４３】
次に、劣化度ＳＯＨの導出手法について具体的に説明する。処理部１５は、開放電圧値ＶOIFと開放電圧値ＶOSとの差である差分値Ｄ１１に対する、開放電圧値ＶOIFと開放電圧値ＶORとの差である差分値Ｄ１２の比（Ｄ１２／Ｄ１１。図３に示した範囲Ｃ１に相当する）として、初期始動時点ｔ0(1)におけるバッテリ１の劣化度ＳＯＨを求める。
【００４４】
充電残度ＳＯＣ及び劣化度ＳＯＨが求まると、処理部１５は、バッテリ１の定格容量に充電残度ＳＯＣ及び劣化度ＳＯＨを乗算することにより、初期始動時点ｔ0(1)におけるバッテリ１の充電残量Ｑ0(1)を、Ｑ0(1)＝定格容量×ＳＯＣ×ＳＯＨとして算出する。なお、バッテリ１の定格容量は既知であり、予め記憶部１７に記憶されている。
【００４５】
＜車両の走行時及び停車時における充電残量の算出処理＞
エンジンの初期始動が完了してから所定のサンプリング間隔Δｔが経過した後、処理部１５は、初期始動時点ｔ0(1)で求めたバッテリ１の充電残量Ｑ0(1)を基準として、現時点ｔ1(1)における充電残量Ｑ1(1)を、下記の式（２）に従って求める。
【００４６】
Ｑ1(1)＝Ｑ0(1)＋η×Ｉ1(1)×Δｔ  ・・・（２）
式（２）において、ηは、充電効率係数である。Ｉ1(1)は、電流センサ１１によって測定された時点ｔ1(1)での電流値であり、バッテリ１への充電電流の符号を正とし、バッテリ１からの放電電流の符号を負として算出される。サンプリング間隔Δｔは、ｔ1(1)−ｔ0(1)によって定義される時間間隔に相当する。
【００４７】
バッテリ１の充電残量が所定値（本実施の形態では満充電に対して９０％とする）以上である場合には、バッテリ１への充電動作において充電効率が低下するため、電流センサ１１によって測定された充電電流の一部はバッテリ１の充電には寄与しない。この事情に鑑みて、充電効率係数ηは、充電残度ＳＯＣの関数として、初期始動時点ｔ0(1)でのバッテリ１の充電残度ＳＯＣが９０％より大きい場合にはη＝η0（０＜η0＜１）に設定され、９０％以下の場合にはη＝１に設定される。η0の初期値は、例えば０．５に設定される。つまり、処理部１５は、初期始動時点ｔ0(1)での充電残度ＳＯＣが９０％より大きい場合には、初期始動時点ｔ0(1)から現時点ｔ1(1)までに電流センサ１３によって測定された充電電流の電流値を、充電効率係数η0を用いて補正し、補正後の充電電流値を用いて電流積算を行うことにより、現時点ｔ1(1)におけるバッテリ１の充電残量Ｑ1(1)を算出する。
【００４８】
例えば、図２を参照して、初期始動時点ｔ0(1)での充電残度ＳＯＣが９０％より大きく、かつ、時点ｔ1(1)においてバッテリ１への充電動作が行われていた場合を想定する。この場合、電流積算部５１が時点ｔ1(1)での電流値を積算するにあたっては、時点ｔ1(1)において電流センサ１３によって測定された充電電流の電流値に、充電効率係数η0が乗算される。
【００４９】
充電電流値の補正を行って求めた充電残量Ｑ1(1)は、充電電流値の補正を行わずに求めた充電残量Ｑ1(1)よりも小さくなる。その結果、充電電流の一部が充電に寄与しないことに起因する充電残量Ｑ1(1)の算出誤差を低減することができる。
【００５０】
以上の説明では、η0の初期値が０．５に設定されたが、初期始動時点ｔ0(1)での充電残度ＳＯＣの値に応じて、複数の値に可変に設定することも可能である。この場合、充電残度ＳＯＣの値が大きくなるほどη0の値は小さく設定される。これにより、充電電流の一部が充電に寄与しないことに起因する充電残量Ｑ1(1)の算出誤差を、さらに低減することが可能となる。
【００５１】
また、以上の説明では、初期始動時点ｔ0(1)からΔｔだけ経過した後の時点ｔ1(1)における充電残量Ｑ1(1)を算出する例について述べたが、車両の走行中及び停車中において、処理部１５は、ｔ1(1)→ｔ2(1)→ｔ3(1)とサンプリング間隔Δｔで時間が経過するごとに、上記と同様に、充電効率係数η0を用いて充電電流値を補正しながら、直近の時点の充電残量に対して電流値を積算することで、現時点での充電残量Ｑ1(1)，Ｑ2(1)，Ｑ3(1)を順に算出する。
【００５２】
さらに、以上の説明では、エンジンの初期始動後における充電残量の算出について述べたが、エンジンの再始動後においても、上記と同様の手法によって充電残量が算出される。但し、後述するように再始動時には、下限電圧ＶLの測定結果に基づいて充電残量が求められる。その際、積算電流値の加算によって求めた再始動の直近の充電残量Ｑ3(1)と、再始動時に下限電圧ＶLの測定結果に基づいて求めた充電残量Ｑ0(2)との誤差の大きさに応じて、再始動後に適用されるη0の値が初期値（０．５）から補正される。この処理については後に詳述する。
【００５３】
＜車両停車時におけるエンジン停止の可否判定＞
処理部１５は、車両が停車するごとに、直近に求めた充電残量（ここではＱ1(1)とする）と、充電残量に関する所定のしきい値ＱCとを比較する。このしきい値ＱCは、アイドリングストップ後にエンジンを再始動させ得る限界の充電残量（再始動限界残容量）であり、予め設定されて記憶部１７に記憶されている。
【００５４】
直近に求めた充電残量Ｑ1(1)がしきい値ＱCよりも大きい場合には、処理部１５はエンジン停止を許可する信号を出力し、エンジンが停止される。一方、直近に求めた充電残量Ｑ1(1)がしきい値ＱC以下である場合には、処理部１５はエンジン停止を許可する信号を出力せず、エンジンは停止されない。
【００５５】
エンジン停止の可否判定においては、高温時の始動トルクの増加等を考慮して、いわゆる高温補正を行ってもよい。つまり、処理部１５は、バッテリ１の周辺温度を検出する温度センサからの温度信号に基づいて、可否判定時点でのバッテリ１の周辺温度を検出し、その検出温度に応じてしきい値ＱCを補正してもよい。ここで、検出温度が高いほど、しきい値ＱCが大きくなるように補正される。この場合、処理部１５は、直近に求めた充電残量Ｑ1(1)と補正後のしきい値ＱCとの比較結果に基づいて、エンジン停止の可否判定を行うこととなる。
【００５６】
また、エンジン停止の可否判定においては、電流センサ１１の性能による測定誤差を加味して、充電残量Ｑ1(1)としきい値ＱCとの比較を行ってもよい。例えば、電流センサ１１の測定誤差が±α％であることが既知である場合に、α％に相当する分だけ充電残量Ｑ1(1)の値を下方修正する。この場合、処理部１５は、下方修正後の充電残量Ｑ1(1)の値と、しきい値ＱCとの比較結果に基づいて、エンジン停止の可否判定を行うこととなる。あるいは逆に、α％に相当する分だけしきい値ＱCを上方修正してもよい。この場合、処理部１５は、充電残量Ｑ1(1)の値と、上方修正後のしきい値ＱCとの比較結果に基づいて、エンジン停止の可否判定を行うこととなる。もちろん、これらの場合においても上記の高温補正を行うことは可能である。
【００５７】
＜エンジン再始動時におけるＳＯＣの導出処理＞
処理部１５は、上記のエンジン停止期間判定の結果、エンジン停止期間Ｔが所定期間ＴC以下である場合は、電圧センサ１３によって測定されたその再始動時点ｔ0(2)におけるバッテリ１の開放電圧値ＶOを用いずに、電圧センサ１３によって測定されたその再始動時点ｔ0(2)におけるバッテリ１の下限電圧値ＶLを用いて、バッテリ１の充電残度ＳＯＣを求める。なお、上記の通り、再始動の場合には、直近のエンジン停止から再始動までの時間間隔が短いため、通常はＴ≦Ｔcとなる。
【００５８】
図６は、再始動時におけるバッテリ１の充電残度ＳＯＣの導出手法を説明するためのグラフである。まず、処理部１５は、測定点Ｐ１２と基準放電特性Ｇ１とに基づいて、再始動用の新たな基準放電特性Ｇ１’を作成する。具体的には、図３において点Ｐ２３を求めた手法と同様に、基準放電特性Ｇ１上の各点の開放電圧値ＶOについて、比「Ｄ１２／Ｄ１１」を用いた比例計算を行うことにより、基準放電特性Ｇ１’を作成する。その結果、測定点Ｐ１２及び点Ｐ２３を通る基準放電特性Ｇ１’が得られる。
【００５９】
次に、処理部１５は、再始動時点ｔ0(2)に電圧センサ１３によって測定されたバッテリ１の下限電圧値ＶLR’と、上記で作成した基準放電特性Ｇ１’とに基づいて、再始動時点ｔ0(2)におけるバッテリ１の充電残度ＳＯＣを求める。
【００６０】
具体的には、バッテリ１の再始動時点ｔ0(2)において、電圧センサ１３によってバッテリ１の下限電圧値ＶLR’を測定し、処理部１５は、基準放電特性Ｇ１’に基づいて、測定された下限電圧値ＶLR’に対応する開放電圧値ＶOR’を割り出す。つまり、下限電圧値ＶLR’と基準放電特性Ｇ１’とに基づいて、再始動時点ｔ0(2)における開放電圧値ＶOR’を推定する。
【００６１】
そして、処理部１５は、開放電圧値ＶOIFと開放電圧値ＶOREとの差である差分値Ｄ２１に対する、開放電圧値ＶOR’と開放電圧値ＶOREとの差である差分値Ｄ３２の比（Ｄ３２／Ｄ２１。図６に示した範囲Ｃ４に相当する）として、再始動時点ｔ0(2)におけるバッテリ１の充電残度ＳＯＣを求める。
【００６２】
その後、処理部１５は、バッテリ１の定格容量に、再始動時点ｔ0(2)における充電残度ＳＯＣと、初期始動時点ｔ0(1)に求めた劣化度ＳＯＨとを乗算することにより、再始動時点ｔ0(2)におけるバッテリ１の充電残量Ｑ0(2)を、Ｑ0(2)＝定格容量×ＳＯＣ×ＳＯＨとして算出する。
【００６３】
なお、再始動時に充電残量Ｑ0(2)が導出されると、リセット処理部５２は、電流積算部５１によって積算された積算電流値をリセットし、再始動後の積算処理に備える。
【００６４】
また、図６を参照して、開放電圧値ＶOIFと開放電圧値ＶOS’との差である差分値Ｄ３０に対する、開放電圧値ＶOIFと開放電圧値ＶOR’との差である差分値Ｄ３１の比（Ｄ３１／Ｄ３０。図６に示した範囲Ｃ３に相当する）として、再始動時点ｔ0(2)におけるバッテリ１の劣化度ＳＯＨを求めることもできる。しかし、比「Ｄ３１／Ｄ３０」は比「Ｄ１２／Ｄ１１」に等しくなるため、再始動時点ｔ0(2)における劣化度ＳＯＨは初期始動時点ｔ0(1)における劣化度ＳＯＨと等しくなる。従って、再始動時に劣化度ＳＯＨを改めて算出する必要はなく、初期始動時に求めた劣化度ＳＯＨを用いれば足りる。
【００６５】
＜エンジン再始動時における充電効率係数η0の補正処理＞
直近に求めた充電残量に電流値を積算するという充電残量の導出手法によると、電流センサ１１の測定誤差等に起因して、導出した充電残量にも誤差が生じる場合がある。そして、初期始動時点ｔ0(1)からの経過時間が長くなるほど、この誤差も大きくなる傾向にある。そこで、本実施の形態に係るバッテリ状態管理装置では、この誤差を低減すべく、エンジンの再始動時に以下の処理を実行する。
【００６６】
エンジンの再始動時点ｔ0(2)において、処理部１５は、電流値の積算によって求めた再始動の直近の充電残量Ｑ3(1)と、再始動時に下限電圧ＶLの測定結果に基づいて求めた充電残量Ｑ0(2)とを比較し、両者の誤差ΔＱ（＝Ｑ0(2)−Ｑ3(1)）を算出する。そして、その誤差ΔＱの大きさに応じて、誤差ΔＱが小さくなる方向に、再始動後に適用されるη0の値を初期値（０．５）から増減補正する。つまり、充電残量Ｑ3(1)が充電残量Ｑ0(2)よりも大きい場合には、再始動後に適用されるη0の値を初期値（０．５）よりも小さくなる方向に補正し、逆に、充電残量Ｑ3(1)が充電残量Ｑ0(2)よりも小さい場合には、再始動後に適用されるη0の値を初期値（０．５）よりも大きくなる方向に補正する。また、η0の補正量は、誤差ΔＱが大きいほど補正量も大きくし、誤差ΔＱが小さいほど補正量も小さくする。これにより、再始動後の電流積算による充電残量の導出処理においては、電流センサ１１の測定誤差等に起因して生じる充電残量の導出誤差を低減することができる。
【００６７】
図７は、本実施の形態に係るバッテリ状態管理装置の全体動作を示すフローチャートである。各ステップにおける処理内容の詳細は上述したため、ここでは、全体動作の概要のみを説明する。
【００６８】
まずステップＳＰ１において、エンジンが初期始動される。
【００６９】
次にステップＳＰ２において、処理部１５は、エンジン停止期間Ｔが所定期間Ｔcより長いか否かを判定する。
【００７０】
Ｔ＞Ｔcである場合（ステップＳＰ２の判定の結果が「ＹＥＳ」である場合）にはステップＳＰ３に進み、処理部１５は、電圧センサ１３によって検出された開放電圧値ＶO及び下限電圧値ＶLに基づいて、エンジンの初期始動時点におけるバッテリ１の劣化度ＳＯＨ及び充電残度ＳＯＣを求める（図３参照）。次にステップＳＰ５において、処理部１５は、ステップＳＰ３で求めた劣化度ＳＯＨ及び充電残度ＳＯＣを、バッテリ１の既知の定格容量に乗算することにより、初期始動時点における充電残量Ｑを、Ｑ＝バッテリ定格容量×ＳＯＨ×ＳＯＣとして算出する。
【００７１】
一方、Ｔ≦Ｔcである場合（ステップＳＰ２の判定の結果が「ＮＯ」である場合）にはステップＳＰ４に進み、処理部１５は、電圧センサ１３によって検出された下限電圧値ＶLに基づいて、エンジンの初期始動時点におけるバッテリ１の充電残度ＳＯＣを求める（図６参照）。次にステップＳＰ５において、処理部１５は、直近に求めた劣化度ＳＯＨと、ステップＳＰ４で求めた充電残度ＳＯＣとを、バッテリ１の既知の定格容量に乗算することにより、初期始動時点における充電残量Ｑを、Ｑ＝バッテリ定格容量×ＳＯＨ×ＳＯＣとして算出する。
【００７２】
上記の通り、エンジンの初期始動は、例えばその日最初のエンジン始動であるため、通常は、Ｔ＞ＴcとなってステップＳＰ２の判定の結果は「ＹＥＳ」となる。
【００７３】
ステップＳＰ６以降は、車両の走行時及び停車時の動作である。ステップＳＰ６において処理部１５は、直近に求めたバッテリ１の充電残量Ｑk-1を基準として、現時点における充電残量Ｑkを、Ｑk＝Ｑk-1＋η×Ｉk×Δｔとして算出する。つまり、直近の充電残量Ｑk-1に、充電効率係数ηを加味した電流積算値（η×Ｉk×Δｔ）を加算することにより、現時点の充電残量Ｑkを求める。
【００７４】
次にステップＳＰ７において、処理部１５は、車速センサから入力される車速信号に基づいて、車両が停車したか否かを判定する。
【００７５】
車両が停車していない場合（ステップＳＰ７の判定の結果が「ＮＯ」である場合）は、ステップＳＰ６，ＳＰ７を繰り返し、サンプリング間隔Δｔが経過するごとに現時点の充電残量Ｑkを求める。
【００７６】
一方、車両が停車した場合（ステップＳＰ７の判定の結果が「ＹＥＳ」である場合）はステップＳＰ８に進み、処理部１５は、エンジン停止の許可条件を満たしているか否かを判定する。許可条件には、「直近に求めた充電残量Ｑが所定のしきい値ＱCよりも大きい」という条件も含まれている。
【００７７】
許可条件を満たさない場合（ステップＳＰ８の判定の結果が「ＮＯ」である場合）は、エンジンを停止することなくステップＳＰ６〜ＳＰ８を繰り返し、サンプリング間隔Δｔが経過するごとに現時点の充電残量Ｑkを求める。
【００７８】
一方、許可条件を満たす場合（ステップＳＰ８の判定の結果が「ＹＥＳ」である場合）はステップＳＰ９に進み、エンジンを停止する。
【００７９】
ステップＳＰ１０以降は、エンジン再始動時の動作である。ステップＳＰ１０において、アイドリングストップ後の車両の再発進時に、エンジンが再始動される。
【００８０】
次にステップＳＰ１１において、処理部１５は、エンジン停止期間Ｔが所定期間Ｔcより長いか否かを判定する。
【００８１】
Ｔ≦Ｔcである場合（ステップＳＰ１１の判定の結果が「ＮＯ」である場合）にはステップＳＰ１３に進み、処理部１５は、電圧センサ１３によって検出された下限電圧値ＶLに基づいて、エンジンの再始動時点におけるバッテリ１の充電残度ＳＯＣを求める（図６参照）。次にステップＳＰ１４において、処理部１５は、直近に求めた劣化度ＳＯＨと、ステップＳＰ１３で求めた充電残度ＳＯＣとを、バッテリ１の既知の定格容量に乗算することにより、再始動時点における充電残量Ｑを、Ｑ＝バッテリ定格容量×ＳＯＨ×ＳＯＣとして算出する。
【００８２】
一方、Ｔ＞Ｔcである場合（ステップＳＰ１１の判定の結果が「ＹＥＳ」である場合）にはステップＳＰ１２に進み、処理部１５は、電圧センサ１３によって検出された開放電圧値ＶO及び下限電圧値ＶLに基づいて、エンジンの再始動時点におけるバッテリ１の劣化度ＳＯＨ及び充電残度ＳＯＣを求める（図３参照）。次にステップＳＰ１４において、処理部１５は、ステップＳＰ１２で求めた劣化度ＳＯＨ及び充電残度ＳＯＣを、バッテリ１の既知の定格容量に乗算することにより、再始動時点における充電残量Ｑを、Ｑ＝バッテリ定格容量×ＳＯＨ×ＳＯＣとして求める。
【００８３】
上記の通り、エンジンの再始動の場合は、通常は、Ｔ≦ＴcとなってステップＳＰ１１の判定の結果は「ＮＯ」となる。
【００８４】
次にステップＳＰ１５において、処理部１５は、電流積算部５１によって積算された積算電流値をリセット処理部５２によってリセットする。また、処理部１５は、積算電流値の加算によって求めた再始動の直近の充電残量と、ステップＳＰ１４で求めた充電残量との誤差ΔＱを算出し、その誤差ΔＱの大きさに応じてη0の値を補正する。その後、ステップＳＰ６以降の処理が繰り返される。
【００８５】
本実施の形態に係るバッテリ状態管理装置によれば、処理部１５は、エンジンの始動時に求めた充電残量が所定値（上記の例では９０％）より大きい場合には、現時点ｔkにおいて電流センサ１１によって測定された充電電流の電流値を、充電効率係数ηを用いて補正する。そして、補正後の電流値を用いて、現時点でのバッテリ１の充電残量Ｑkを算出する。従って、充電効率係数ηを用いた補正を行うことにより、電流センサ１１による測定電流値と、実際にバッテリ１の充電に寄与した充電電流値との間に生じる誤差を低減することができる。
【００８６】
また、処理部１５は、エンジンの始動時に求めた充電残量Ｑ0(n)の値に応じて、充電効率係数ηの値を可変に設定可能である。従って、充電残量Ｑ0(n)の値に応じて充電効率係数ηを細かく補正できるため、測定電流値と実際の充電電流値との間に生じる誤差をさらに低減することができる。
【００８７】
また、エンジン停止の許否判定において、処理部１５は、現時点でのバッテリ１の充電残量Ｑkと、バッテリ１の充電残量に関する所定のしきい値ＱCとを比較する。積算電流値に基づいて算出された充電残量Ｑkにおいては、測定電流値と実際の充電電流値との間に生じる誤差が低減されているため、エンジン停止の許否判定を正確に行うことができる。
【００８８】
また、処理部１５は、電流センサ１１の性能による測定誤差を加味した充電残量Ｑkと、所定のしきい値ＱCとを比較する。あるいは、処理部１５は、充電残量Ｑkと、電流センサ１１の性能による測定誤差を加味したしきい値ＱCとを比較する。従って、電流センサ１１の測定誤差をも考慮しつつ、エンジン停止の許否判定を正確に行うことができる。
【００８９】
また、処理部１５は、アイドリングストップ後にエンジンが再始動される毎に、バッテリ１の定格容量と劣化度ＳＯＨと充電残度ＳＯＣとに基づいて充電残量Ｑ0を算出する。従って、電流センサ１１の測定誤差等に起因して充電残量Ｑkの導出結果に誤差が生じる場合であっても、誤差が生じた充電残量Ｑkを、誤差の生じていない充電残量Ｑ0に再始動毎に更新することにより、再始動毎に誤差をリセットすることができる。
【００９０】
また、処理部１５は、エンジンの再始動時に算出された充電残量Ｑ0と、直近に求められた充電残量Ｑkとの誤差ΔＱを算出し、当該誤差ΔＱに基づいて充電効率係数η0を補正する。従って、再始動後においては、より適切な充電効率係数η0を用いて充電残量Ｑkの導出処理を実行できるため、エンジン停止の許否判定をより正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態に係るバッテリ状態管理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るバッテリ状態管理装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】初期始動時におけるバッテリの劣化度及び充電残度の導出手法を説明するためのグラフである。
【図４】開放電圧値の変化と、バッテリの内部抵抗変化率の変化との関係を示すグラフである。
【図５】基準放電特性の作成手法を説明するためのグラフである。
【図６】再始動時におけるバッテリの充電残度の導出手法を説明するためのグラフである。
【図７】本発明の実施の形態に係るバッテリ状態管理装置の全体動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９２】
１  バッテリ
１１  電流センサ
１３  電圧センサ
１５  処理部
１７  記憶部
５１  電流積算部
５２  リセット処理部
【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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