(57)【要約】【課題】バッテリの的確な状態推定を行なうことができるバッテリ状態推定装置を提供する。【解決手段】満充電状態及び過放電状態を含む複数の充電状態における基準バッテリの基準開放電圧値と、その基準開放電圧値と電気負荷が接続された各放電状態における基準放電電圧値との差分値との関係を示す特性パターン１２ａを記憶部１２に記憶しておく。電気負荷３１，３２，…が接続された状態及び接続されていない状態におけるバッテリ２０の開放電圧値及び放電電圧値を電圧検出部１３にて検出し、両状態の電圧の差分値を電圧降下量算出部１１ａにて算出する。算出された差分値に対応する基準開放電圧値を特性パターン１２ａに基づいて導出し、基準開放電圧値、開放電圧値及び記憶部１２に記憶されている基準バッテリの満充電状態における満充電時基準開放電圧値に基づいて、バッテリの劣化度を劣化度算出部１１ｂにて算出する。【選択図】図１
2007322171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの状態を推定するバッテリ状態推定装置であって、
満充電状態及び過放電状態を含む複数の放電状態における基準開放電圧値と、電気負荷が接続された各放電状態における基準放電電圧値及び前記基準開放電圧値の差分値との関係を示す関係情報を記憶する記憶手段と、
電気負荷が接続されていない状態におけるバッテリの開放電圧値及び電気負荷が接続された状態における前記バッテリの放電電圧値を検出する検出手段と、
該検出手段にて検出された前記開放電圧値及び前記放電電圧値の差分値を算出する差分値算出手段と、
該差分値算出手段にて算出された差分値に対応する基準開放電圧値を前記関係情報に基づいて導出し、導出した基準開放電圧値、前記記憶手段によって記憶された満充電状態における満充電時基準開放電圧値、及び前記検出手段にて検出された開放電圧値に基づいて、前記バッテリの劣化度を算出する劣化度算出手段と
を備えることを特徴とするバッテリ状態推定装置。
【請求項２】
前記満充電時基準開放電圧値及び前記差分値算出手段にて算出された差分値に対応する基準開放電圧値の差分値と、前記満充電時基準開放電圧値及び前記検出手段にて検出された開放電圧値の差分値との比率を算出する比率算出手段と、
前記満充電時基準開放電圧値及び前記記憶手段によって記憶された過放電状態における過放電時基準開放電圧値の差分値と、前記満充電時基準開放電圧値に対する差分値との比率が前記比率算出手段にて算出された比率と等しい開放電圧値を過放電時開放電圧値として算出する過放電時開放電圧値算出手段と、
該過放電時開放電圧値算出手段にて算出された過放電時開放電圧値、前記満充電時基準開放電圧値、及び前記検出手段にて検出された開放電圧値に基づいて、前記バッテリの残容量を算出する残容量算出手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ状態推定装置。
【請求項３】
バッテリの状態を推定するバッテリ状態推定装置であって、
満充電状態及び過放電状態を含む複数の放電状態における基準開放電圧値と、電気負荷が接続された各放電状態における基準放電電圧値及び前記基準開放電圧値の差分値との関係を示す関係情報を記憶する記憶手段と、
電気負荷が接続されていない状態におけるバッテリの開放電圧値及び電気負荷が接続された状態における前記バッテリの放電電圧値を検出する検出手段と、
該検出手段にて検出された前記開放電圧値及び前記放電電圧値の差分値を算出する差分値算出手段と、
前記記憶手段によって記憶された満充電状態における満充電時基準開放電圧値及び前記差分値算出手段にて算出された差分値に対応する基準開放電圧値の差分値と、前記満充電時基準開放電圧値及び前記検出手段にて検出された開放電圧値の差分値との比率を算出する比率算出手段と、
前記満充電時基準開放電圧値及び前記記憶手段によって記憶された過放電状態における過放電時基準開放電圧値の差分値と、前記満充電時基準開放電圧値に対する差分値との比率が前記比率算出手段にて算出された比率と等しい開放電圧値を過放電時開放電圧値として算出する過放電時開放電圧値算出手段と、
該過放電時開放電圧値算出手段にて算出された過放電時開放電圧値、前記満充電時基準開放電圧値、及び前記検出手段にて検出された開放電圧値に基づいて、前記バッテリの残容量を算出する残容量算出手段と
を備えることを特徴とするバッテリ状態推定装置。
【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推定するバッテリ状態推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基準となる基準バッテリ（新品のバッテリ）の基準開放電圧値と、エンジン始動時放電を行なわせた際の下限電圧値との関係を示す関係情報を記憶部に予め記憶させておき、車両に搭載されたバッテリのエンジン始動時放電が行われた際の開放電圧値と下限電圧値を測定し、その下限電圧値に対応する基準バッテリの基準開放電圧値を関係情報に基づいて導出し、開放電圧値と導出した基準開放電圧値との差に基づいて、バッテリの劣化度を判定する技術が開示されている（特許文献１参照。）。このような技術を用いることによって、バッテリの劣化状況によらずに的確な劣化判定を行なうことができる。
【特許文献１】特開２００６−１５９１４号公報
【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、特許文献１に開示されている技術は、図９に示すように、横軸に開放電圧値ＶＯを、縦軸に放電時の下限電圧値（放電電圧値）ＶＬを適用した指標によって劣化判定を行なうことから、縦軸に放電に伴う電圧の降下成分及び内部抵抗の上昇成分という２つの成分が混交し、劣化判定のための基準ラインが左下がりの線となって取扱いが煩雑であるという問題があった。
【０００４】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、バッテリの状態推定（劣化度及び／又は残容量）のための基準ラインの取扱いを極めて簡単にしたうえで、バッテリの的確な状態推定を行なうことができるバッテリ状態推定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係るバッテリ状態推定装置は、バッテリの状態を推定するバッテリ状態推定装置であって、満充電状態及び過放電状態を含む複数の放電状態における基準開放電圧値と、電気負荷が接続された各放電状態における基準放電電圧値及び前記基準開放電圧値の差分値との関係を示す関係情報を記憶する記憶手段と、電気負荷が接続されていない状態におけるバッテリの開放電圧値及び電気負荷が接続された状態における前記バッテリの放電電圧値を検出する検出手段と、該検出手段にて検出された前記開放電圧値及び前記放電電圧値の差分値を算出する差分値算出手段と、該差分値算出手段にて算出された差分値に対応する基準開放電圧値を前記関係情報に基づいて導出し、導出した基準開放電圧値、前記記憶手段によって記憶された満充電状態における満充電時基準開放電圧値、及び前記検出手段にて検出された開放電圧値に基づいて、前記バッテリの劣化度を算出する劣化度算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
第１発明にあっては、電気負荷の接続を実質的に開放した基準バッテリなどの満充電状態及び過放電状態を含む複数の放電状態における基準開放電圧値と、その基準開放電圧値と電気負荷が接続された各放電状態における基準放電電圧値との差分値との関係を示す関係情報を記憶しておく。そして、電気負荷が接続された状態及び電気負荷が接続されていない状態における推定対象のバッテリの出力電圧である開放電圧値及び放電電圧値を検出し、両状態の出力電圧（開放電圧値及び放電電圧値）の差分値を算出する。さらに、算出された差分値に対応する基準開放電圧値を関係情報に基づいて導出し、導出した基準開放電圧値、満充電状態における基準開放電圧値（満充電時基準開放電圧値）、及び検出された開放電圧値に基づいて、バッテリの劣化度を算出する。
【０００７】
第２発明に係るバッテリ状態推定装置は、前記満充電時基準開放電圧値及び前記差分値算出手段にて算出された差分値に対応する基準開放電圧値の差分値と、前記満充電時基準開放電圧値及び前記検出手段にて検出された開放電圧値の差分値との比率を算出する比率算出手段と、前記満充電時基準開放電圧値及び前記記憶手段によって記憶された過放電状態における過放電時基準開放電圧値の差分値と、前記満充電時基準開放電圧値に対する差分値との比率が前記比率算出手段にて算出された比率と等しい開放電圧値を過放電時開放電圧値として算出する過放電時開放電圧値算出手段と、該過放電時開放電圧値算出手段にて算出された過放電時開放電圧値、前記満充電時基準開放電圧値、及び前記検出手段にて検出された開放電圧値に基づいて、前記バッテリの残容量を算出する残容量算出手段とをさらに備えることを特徴とする。
【０００８】
第２発明にあっては、満充電時基準開放電圧値及び差分値算出手段にて算出された差分値に対応する基準開放電圧値の差分値と、満充電時基準開放電圧値及び検出手段にて検出された開放電圧値の差分値との第１比率を算出する。次に、満充電時基準開放電圧値及び過放電状態における過放電時基準開放電圧値の差分値と、満充電時基準開放電圧値に対する差分値との第２比率が第１比率と等しい開放電圧値を過放電時開放電圧値として算出する。そして、算出された過放電時開放電圧値、満充電時基準開放電圧値及び検出手段にて検出された開放電圧値に基づいて、バッテリの残容量を算出する。
【０００９】
第３発明に係るバッテリ状態推定装置は、バッテリの状態を推定するバッテリ状態推定装置であって、満充電状態及び過放電状態を含む複数の放電状態における基準開放電圧値と、電気負荷が接続された各放電状態における基準放電電圧値及び前記基準開放電圧値の差分値との関係を示す関係情報を記憶する記憶手段と、電気負荷が接続されていない状態におけるバッテリの開放電圧値及び電気負荷が接続された状態における前記バッテリの放電電圧値を検出する検出手段と、該検出手段にて検出された前記開放電圧値及び前記放電電圧値の差分値を算出する差分値算出手段と、前記記憶手段によって記憶された満充電状態における満充電時基準開放電圧値及び前記差分値算出手段にて算出された差分値に対応する基準開放電圧値の差分値と、前記満充電時基準開放電圧値及び前記検出手段にて検出された開放電圧値の差分値との比率を算出する比率算出手段と、前記満充電時基準開放電圧値及び前記記憶手段によって記憶された過放電状態における過放電時基準開放電圧値の差分値と、前記満充電時基準開放電圧値に対する差分値との比率が前記比率算出手段にて算出された比率と等しい開放電圧値を過放電時開放電圧値として算出する過放電時開放電圧値算出手段と、該過放電時開放電圧値算出手段にて算出された過放電時開放電圧値、前記満充電時基準開放電圧値、及び前記検出手段にて検出された開放電圧値に基づいて、前記バッテリの残容量を算出する残容量算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
第３発明にあっては、電気負荷の接続を実質的に開放した基準バッテリなどの満充電状態及び過放電状態を含む複数の放電状態における基準開放電圧値と、その基準開放電圧値と電気負荷が接続された各放電状態における基準放電電圧値との差分値との関係を示す関係情報を記憶しておく。そして、電気負荷が接続された状態及び電気負荷が接続されていない状態における推定対象のバッテリの出力電圧である開放電圧値及び放電電圧値を検出し、両状態の出力電圧（開放電圧値及び放電電圧値）の差分値を算出する。次に、満充電状態における基準開放電圧値（満充電時基準開放電圧値）及び算出された差分値に対応する基準開放電圧値の差分値と、満充電時基準開放電圧値及び検出手段にて検出された開放電圧値の差分値との第１比率を算出する。次に、満充電時基準開放電圧値及び過放電状態における過放電時基準開放電圧値の差分値と、満充電時基準開放電圧値に対する差分値との第２比率が第１比率と等しい開放電圧値を過放電時開放電圧値として算出する。そして、算出された過放電時開放電圧値、満充電時基準開放電圧値及び検出手段にて検出された開放電圧値に基づいて、バッテリの残容量を算出する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、開放電圧値及び放電電圧値の差分値（つまり、電圧降下量）によってバッテリの状態を推定する構成としたので、従来のような放電電圧値を適用した指標と異なり、放電に伴う電圧の降下成分が直接的には含まれないことから、バッテリの状態推定のための基準ラインの取扱いが極めて簡単であるにもかかわらず、バッテリ状態推定を的確に行なうことができる。
【００１２】
本発明によれば、電気負荷が接続された状態及び電気負荷が接続されていない状態におけるバッテリの開放電圧値及び放電電圧値の差分値に対応する基準開放電圧値、並びに、満充電状態における満充電時基準開放電圧値、及び電気負荷が接続されていない状態におけるバッテリの開放電圧値に基づいて、バッテリの劣化度を算出することから、極めて簡単な演算処理により、バッテリの劣化度を求めることができる。
【００１３】
本発明によれば、満充電時基準開放電圧値及び差分値算出手段にて算出された差分値に対応する基準開放電圧値の差分値と、満充電時基準開放電圧値及び検出手段にて検出された開放電圧値の差分値との第１比率を算出し、満充電時基準開放電圧値及び過放電状態における過放電時基準開放電圧値の差分値と、満充電時基準開放電圧値に対する差分値との第２比率が第１比率と等しい開放電圧値を過放電時開放電圧値として算出する。そして、算出された過放電時開放電圧値、満充電時基準開放電圧値、及び検出手段にて検出された開放電圧値に基づいて、バッテリの残容量を算出することから、極めて簡単な演算処理により、バッテリの残容量を求めることができる等、優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１は本発明に係るバッテリ状態推定装置を示すブロック図である。
本実施の形態では、車両に搭載されたバッテリ２０の状態（劣化度及び残容量）を推定する形態について説明する。バッテリ２０には、スイッチング部１４，１５を経由してスタータ３０、電気負荷３１，３２，…が接続され、スイッチング部１４，１５のオン／オフによって電気負荷３１，３２，…への電力供給が制御される。
【００１６】
本発明に係るバッテリ状態推定装置は、制御部１１、記憶部１２、電圧検出部１３及び表示部４０を備えている。
記憶部１２は各種の情報を記憶するための不揮発性のフラッシュメモリであって、記憶部１２には、電気負荷３１，３２，…が接続されていない状態における基準バッテリの出力電圧である基準開放電圧値ＶＯＳと、電気負荷３１，３２，…が接続された状態における基準バッテリの出力電圧である基準放電電圧値ＶＬＳ及び基準開放電圧値ＶＯＳの差分値（基準電圧降下量ΔＶＳ）との関係を示す関係情報（特性パターン）１２ａが記憶されている。なお、この特性パターン１２ａは、バッテリ２０の基準となる基準バッテリに対し、満充電状態及び過放電状態を含む複数の放電状態における電圧計測を行なって導出する。ここで、基準バッテリとは、例えば新品（実質的に新品であればよい（以下同様））のバッテリのことである。
【００１７】
電圧検出部１３はバッテリ２０の出力電圧を検出する電圧計であり、電気負荷３１，３２，…が接続されていない状態におけるバッテリ２０の出力電圧である開放電圧値ＶＯを検出するとともに、電気負荷３１，３２，…が接続された状態におけるバッテリ２０の出力電圧である放電電圧値ＶＬを検出する。
【００１８】
電気負荷３１，３２，…とバッテリ２０との接続はスイッチング部１４によって制御される。スイッチング部１４をオンすることによってバッテリ２０に電気負荷３１，３２，…が接続され、スイッチング部１４をオフすることによってバッテリ２０から電気負荷３１，３２，…が切断される。
【００１９】
制御部１１は、電圧降下量算出部１１ａ、劣化度算出部１１ｂ及び残容量算出部１１ｃを備えている。
電圧降下量算出部１１ａは、電圧検出部１３によって検出されたバッテリ２０の開放電圧値ＶＯから放電電圧値ＶＬを減算し、電圧降下量ΔＶを算出する。
【００２０】
劣化度算出部１１ｂは、電圧降下量算出部１１ａにて算出された電圧降下量ΔＶに対応する基準バッテリの基準開放電圧値ＶＯＳを特性パターン１２ａから導出する。また、記憶部１２に記憶されている特性パターン１２ａから、基準バッテリの満充電状態における満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦを読み出す。そして、導出した基準開放電圧値ＶＯＳ、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ、及び電圧検出部１３によって検出された開放電圧値ＶＯに基づいてバッテリ２０の基準バッテリに対する劣化度ＳＯＨ（State Of Health）を算出する。
【００２１】
残容量算出部１１ｃは、電圧降下量算出部１１ａにて算出された電圧降下量ΔＶに対応する基準バッテリの基準開放電圧値ＶＯＳを特性パターン１２ａから導出するとともに、基準バッテリの満充電状態における満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦを特性パターン１２ａから読み出す。そして、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び基準開放電圧値ＶＯＳの差分値と、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び電圧検出部１３によって検出された開放電圧値ＶＯの差分値との比率Ｒ１を算出する。
【００２２】
次に、残容量算出部１１ｃは、基準バッテリの過放電状態における過放電時基準開放電圧値ＶＯＳＥを特性パターン１２ａから読み出し、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び過放電時基準開放電圧値ＶＯＳＥの差分値と、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦに対する差分値との比率Ｒ２が比率Ｒ１と等しくなる開放電圧値ＶＯＰ（バッテリ２０の過放電時開放電圧値に相当する）を算出する。そして、残容量算出部１１ｃは、算出された開放電圧値ＶＯＰ、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び電圧検出部１３によって検出された開放電圧値ＶＯに基づいて、バッテリ２０の残容量ＳＯＣ（State Of Charge）を算出する。
【００２３】
表示部４０は、算出された劣化度ＳＯＨ及び残容量ＳＯＣを表示して、ユーザにバッテリ２０の状態を把握させるためのものである。
【００２４】
次に、バッテリ２０の状態（劣化度及び残容量）の推定方法について詳述する。図２はバッテリの開放電圧と開放電圧及びエンジン始動時の下限電圧である放電電圧の差分値との相関関係を示すグラフである。具体的には、劣化度及び残容量の異なるバッテリにおいて、エンジン始動時放電開始前の開放電圧値ＶＯとエンジン始動時の放電電圧値ＶＬとを試験により計測し、開放電圧値ＶＯ及び放電電圧値ＶＬの差分値である電圧降下量ΔＶを算出し、横軸に開放電圧値ＶＯを、縦軸に電圧降下量ΔＶをプロットしたものである。図３に示すように、開放電圧値ＶＯはバッテリ２０が実質的に放電を行っていないときのバッテリ２０の出力電圧であり、放電電圧値ＶＬはエンジン始動時の放電によりバッテリ２０の出力電圧が低下したときのその最低電圧である。
【００２５】
図２において、Ｇ１は新品のバッテリ、Ｇ２〜Ｇ４は使用されてある程度劣化したバッテリについての曲線を示し、曲線Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の順にバッテリの劣化が進行している。なお、充電終了時（エンジン停止時）直後の開放電圧を計測するより、一定時間経過後の開放電圧を計測することにより、バッテリ２０の放電特性取得や状態推定などの精度がより向上する。
【００２６】
バッテリ２０の劣化に応じて、対応する曲線Ｇ１〜Ｇ４がグラフの概ね右方向（右上方向）にシフトしていることが分かる。これより、曲線Ｇ１に対応した新品のバッテリのエンジン始動時の放電特性（各充電残量に応じた各放電電圧値に対するエンジン始動時放電による電圧降下量）を記憶しておけば、これを基準としてバッテリ２０の状態推定を行なうことができる。
【００２７】
図４はバッテリに接続される電気負荷とバッテリの内部抵抗との関係を模式的に示す回路図である。エンジン始動時にバッテリ２０に接続される電気負荷３１，３２，…（バッテリ２０の内部抵抗以外の負荷）の抵抗値をＲＳとし、バッテリ２０の内部抵抗値をＲＢとし、バッテリ２０の開放電圧値をＶＯとし、バッテリ２０に電気負荷３１，３２，…を接続して放電を行なわせた際の放電電圧値をＶＬ、開放電圧値及び放電電圧値の差分値をΔＶとすると、これらのパラメータＲＳ，ＲＢ，ＶＯ，ＶＬの間には、次の関係が成り立つ。
【００２８】
ΔＶ／ＶＯ＝（ＶＯ−ＶＬ）／ＶＯ＝ＲＢ／（ＲＢ＋ＲＳ）…（式１）
【００２９】
式１における内部抵抗値ＲＢは開放電圧値ＶＯの減少に伴って増加するため、開放電圧値ＶＯ及び放電電圧値ＶＬの差分値（電圧降下量ΔＶ）は、曲線Ｇ１のように開放電圧値ＶＯの減少に伴って増大する。すなわち、図２の曲線Ｇ１の直線Ｇ５からの縦軸プラス方向への乖離量が開放電圧値ＶＯの減少に伴って徐々に大きくなるのは、開放電圧値ＶＯの減少に伴う内部抵抗値ＲＢの増加によるものであるといえる。
【００３０】
工場での車両組立完成時などのバッテリが新品状態にあるときに、複数の放電状態におけるバッテリの開放電圧値（基準開放電圧値）ＶＯＳと、電気負荷３１，３２，…を接続した際のバッテリの放電電圧値（基準放電電圧値）ＶＬＳとを計測し、基準開放電圧値ＶＯＳ及び基準放電電圧値ＶＬＳの差分値（電圧降下量ΔＶＳ）を算出する。なお、基準開放電圧値ＶＯＳ及び基準放電電圧値ＶＬＳの計測を複数回行なってそれらを平均などしたものを利用することにより、計測誤差を小さくして正確な放電特性を得ることができる。
【００３１】
上述した複数の放電状態には、満充電状態及び過放電状態が含まれており、バッテリが満充電状態であるときの基準開放電圧値（満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ）と、基準放電電圧値（満充電時基準放電電圧値ＶＬＳＦ）とを計測し、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び満充電時基準放電電圧値ＶＬＳＦの差分値（電圧降下量ΔＶＳＦ）を算出するとともに、バッテリが過放電状態であるときの基準開放電圧値（過放電時基準開放電圧値ＶＯＳＥ）と、基準放電電圧値（過放電時基準放電電圧値ＶＬＳＥ）とを計測し、過放電時基準開放電圧値ＶＯＳＥ及び過放電時基準放電電圧値ＶＬＳＥの差分値（電圧降下量ΔＶＳＥ）を算出する。バッテリが満充電状態であるか否かの判定は、例えばバッテリの開放電圧値を計測し、その値が満充電状態に対応した所定の基準レベル以上になっているか否かを判定することにより行われる。
【００３２】
また、上述のようにして計測により求めた複数の放電状態における新品のバッテリの基準開放電圧値ＶＯＳと、電圧降下量ΔＶＳとの関係を特性パターン１２ａとして記憶しておく。なお、この特性パターン１２ａは、図５に示すようなデータテーブルとして記憶されていてもよいし、基準開放電圧値ＶＯＳと電圧降下量ΔＶＳとの関係を示す数式として記憶されていてもよい。
【００３３】
そして、バッテリ２０の劣化状態を推定する場合には、バッテリ２０の使用が開始されている状態において、電気負荷３１，３２，…がバッテリ２０に接続される前の開放電圧値ＶＯと、電気負荷３１，３２，…がバッテリ２０に接続されたときの下限電圧である開放電圧値ＶＬとを計測し、開放電圧値ＶＯ及び放電電圧値ＶＬの差分値（電圧降下量ΔＶ）を算出する。このとき、バッテリ２０の充電残量は満充電状態である必要はなく、任意の放電状態であってよい。
【００３４】
次に、電圧降下量ΔＶと等しい基準電圧降下量ΔＶＳに対応する対応基準開放電圧値ＶＯＳＲを特性パターン１２ａに基づいて導出する。つまり、図６の曲線Ｇ１上における電圧降下量が電圧降下量ΔＶと等しいときの基準開放電圧値ＶＯＳを対応基準開放電圧値ＶＯＳＲとして導出する。なお、本例のように、特性パターン１２ａを離散化されたデータテーブルとして用意した場合、基準電圧降下量ΔＶＳ（つまり、電圧降下量ΔＶ）に対応する対応基準開放電圧値ＶＯＳＲが特性パターン１２ａに存在しないときは、適宜の補間処理によって対応基準開放電圧値ＶＯＳＲを導出する。
【００３５】
なお、図６の値ＶＯＳＦ，ΔＶＳＦは新品のバッテリの満充電状態の開放電圧値及び電圧降下値に、値ＶＯＳＥ，ΔＶＳＥは新品のバッテリの過放電状態の開放電圧値及び電圧降下値に対応している。
【００３６】
そして、特性パターン１２ａとして記憶されている満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び電圧降下量ΔＶＳＦを読み出し、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び対応基準開放電圧値ＶＯＳＲの差分値Ｄ１と、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び開放電圧値ＶＯの差分値Ｄ２とを比較することにより、その時点におけるバッテリ２０の劣化度を算出する。例えば、差分値Ｄ２の差分値Ｄ１に対する比率を劣化度として算出する。
【００３７】
上述したような劣化度の推定方法は、バッテリ２０の劣化度が小さいほどグラフ上の計測点Ｐ１１（ＶＯ，ΔＶ）が曲線Ｇ１に近づくように略左方向（左下方向）にシフトするというバッテリの特性を利用したものである。すなわち、バッテリ２０の劣化度が小さいほど図６の計測点Ｐ１１（ＶＯ，ΔＶ）は、対応する曲線Ｇ１上の座標点Ｐ１２に近づき、その計測点Ｐ１１の座標点Ｐ１２に対する近づき度合いに基づいてバッテリ２０の劣化度を推定する。
【００３８】
さらに、バッテリ２０の残容量も、劣化度と同様の推定方法により算出することができる。先ず、バッテリ２０の使用が開始されている状態において、電気負荷３１，３２，…がバッテリ２０に接続される前の開放電圧である開放電圧値ＶＯと、電気負荷３１，３２，…がバッテリ２０に接続されたときの下限電圧である開放電圧値ＶＬとを計測し、開放電圧値ＶＯ及び放電電圧値ＶＬの差分値（電圧降下量ΔＶ）を算出する。このとき、バッテリ２０の劣化状態は新品同等である必要はなく、任意の劣化状態であってよい。
【００３９】
そして、電圧降下量ΔＶと等しい基準電圧降下量ΔＶＳに対応する対応基準開放電圧値ＶＯＳＲを特性パターン１２ａに基づいて導出する。ここまでの処理は、上述したバッテリ２０の劣化度の推定方法と同じであり、劣化度を推定した場合に導出した対応基準開放電圧値ＶＯＳＲを適宜メモリに格納しておくことで、処理の繰り返しを防止することができる。
【００４０】
そして、特性パターン１２ａとして記憶されている満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び電圧降下量ΔＶＳＦを読み出し、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び対応基準開放電圧値ＶＯＳＲの差分値Ｄ１と、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び開放電圧値ＶＯの差分値（Ｄ２）との比率Ｒ１を算出する。
【００４１】
次に、特性パターン１２ａとして記憶されている過放電時基準開放電圧値ＶＯＳＥ及び電圧降下量ΔＶＳＥを特性パターン１２ａから読み出し、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び過放電時基準開放電圧値ＶＯＳＥの差分値と、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦに対する差分値との比率Ｒ２が比率Ｒ１と等しくなる開放電圧値ＶＯＰを算出する。この開放電圧値ＶＯＰが過放電時閉放電圧値に相当する。
【００４２】
そして、満充電時基準開放電圧値ＶＯＳＦ及び過放電時開放電圧値ＶＯＰの差分値Ｄ３と、開放電圧値ＶＯ及び過放電時開放電圧値ＶＯＰの差分値Ｄ４とを比較することにより、その時点におけるバッテリ２０の残容量を算出する。例えば、差分値Ｄ４の差分値Ｄ２に対する比率を残容量として算出する。
【００４３】
上述したような残容量の推定方法は、バッテリ２０の残容量が満充電状態から減少するのに従って、図６の横軸に平行な仮想線Ｌ１上における計測点Ｐ１１に対応した座標点Ｐ２１が、満充電状態に対応する座標点Ｐ２２側から過放電状態に対応する座標点Ｐ２３側に近づくというバッテリの特性を利用したものである。
【００４４】
次に、上述の構成のバッテリ状態推定装置の動作を説明する。図７は本発明に係るバッテリ状態推定装置の処理手順を示すフローチャートである。
先ず、イグニッションキー（以下、ＩＧキー）５０がオンされると（ステップＳ１）、制御部１１はスイッチング部１４をオフするように制御して電気負荷３１，３２，…を切断し、バッテリ２０の開放電圧値ＶＯを検出する（ステップＳ２）。なお、電気負荷３１，３２，…が初期状態において切断されているような形態では負荷切断処理は不要である。
【００４５】
そして、制御部１１はスイッチング部１４をオンするように制御して電気負荷３１，３２，…の接続を行ない、スタータ３０によって図示しないエンジンの始動が行なわれると（ステップＳ３）、バッテリ２０の電圧検出を連続的に行なって、検出電圧のうちの下限電圧値を放電電圧値ＶＬとして検出する（ステップＳ４）。なお、バッテリ２０は、エンジンの始動時に電圧が放電電圧値ＶＬにまで降下するが、数秒程度で徐々に復帰することから、連続的な電圧検出を行なう期間は電圧が復帰する数秒間程度でよい。
【００４６】
そして、開放電圧値ＶＯ及び放電電圧値ＶＬの差分値である電圧降下量ΔＶを算出する（ステップＳ５）。そして、電圧降下量ΔＶに基づいて上述したバッテリ２０の劣化度算出処理を行ない（ステップＳ６）、さらに、バッテリ２０の残容量算出処理を行なう（ステップＳ７）。なお、バッテリ２０の劣化度は時間レベルでの変化は極めて小さいことから、劣化度算出処理は一度の処理で十分であるが、バッテリ２０の残容量は時々刻々と変化することから、残容量算出処理を適宜の時間毎に行なって残容量を監視する。このように、Ｓ６及びＳ７の処理はエンジンが停止されるまで繰り返し継続される。
【００４７】
上述した各処理により算出されたバッテリ２０の状態は、図８に示すように、レベル分けされた態様で表示部４０に表示される。例えば、バッテリ２０に劣化の問題がない場合には良好であることを示す表示領域４０ａが点灯され、バッテリ２０が劣化している場合には要注意であることを示す表示領域４０ｂが点灯される。また、この表示部４０には、バッテリ２０の残容量を表示するための表示領域４０ｃも設けられている。このようにして、ユーザはバッテリ２０の劣化度及び残容量を容易に把握することができる。また、評価時における開放電圧値ＶＯ及び放電電圧値ＶＬの差分値である電圧降下量ΔＶに対応する基準開放電圧値ＶＯＳに基づいて、バッテリ２０の状態を推定することから、電圧降下量ΔＶが任意の値であっても、バッテリ２０の劣化度と残容量を的確に推定することができる。
【００４８】
なお、バッテリ２０の残容量を監視することによって、走行中におけるバッテリ２０の残容量を把握し、残容量が所定範囲内に維持されるように、例えば、図示しないオルタネータの発電量（出力電圧等）を制御することが可能である。
【００４９】
以上のように、開放電圧値ＶＯ及び放電電圧値ＶＬの差分値である電圧降下量ΔＶによってバッテリ２０の状態を推定することから、従来のような開放電圧値ＶＯ及び放電電圧値ＶＬを適用した指標と異なり、バッテリ２０の状態推定のための基準ラインの取扱いが極めて簡単であり、かつバッテリ２０の状態推定を的確に行なうことができる。
【００５０】
また、極めて簡単な演算処理により、バッテリ２０の劣化度及び残容量を求めることができる。このため、演算処理に要する時間は短くて済み、バッテリ２０の状態を常時監視することも可能である。したがって、バッテリ２０の状態に応じて、スイッチング部１５を制御して電気負荷３１，３２，…のバッテリ２０への接続を制御する電源マネジメントに好適である。
【００５１】
なお、図１の装置構成にバッテリ２０の温度を計測する温度センサを追加し、バッテリ２０の温度を考慮した状態推定を行なうようにしてもよい。より具体的には、例えば、各温度における基準バッテリの開放電圧と電圧降下量との関係を表す２次元座標情報（この場合、温度を含めて考慮すると３次元座標情報ということもできる）を導出し、それに基づいてその時点の温度における状態推定を行なう方法や、温度に依存するパラメータ（開放電圧など）の値を温度補正（例えば、標準温度の値に補正）して状態推定を行なうようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係るバッテリ状態推定装置を示すブロック図である。
【図２】バッテリの開放電圧と開放電圧及びエンジン始動時の下限電圧である放電電圧の差分値との相関関係を示すグラフである。
【図３】バッテリのエンジン始動時の放電特性について説明するためのグラフである。
【図４】バッテリに接続される電気負荷とバッテリの内部抵抗との関係を模式的に示す回路図である。
【図５】特性パターン（関係情報）の一例を示す図である。
【図６】バッテリの状態（劣化度及び残容量）を推定する推定方法を説明するためのグラフである。
【図７】本発明に係るバッテリ状態推定装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】バッテリの状態推定結果の出力例を示す図である。
【図９】従来のバッテリの状態推定方法に用いられる指標を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１１  制御部
１１ａ  電圧降下量算出部
１１ｂ  劣化度算出部
１１ｃ  残容量算出部
１２  記憶部
１２ａ  特性パターン（関係情報）
１３  電圧検出部
１４，１５  スイッチング部
２０  バッテリ
３０  スタータ
３１，３２，…  電気負荷
４０  表示部
５０  イグニッションキー（ＩＧキー）
【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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