JP2002240657A - 車両用バッテリ充電状態測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリの充電状態をより正確に測定できる
ようにした車両用バッテリ充電状態測定方法及び装置を
提供する。 【解決手段】 測定手段２３ａ−１がバッテリ１３の充
放電電流を測定し、測定手段２３ａ−２が充放電電流を
加減算して充電状態を測定する。設定手段２３ａ−５
が、測定手段２３ａ−３により測定した開回路電圧に基
づいて演算した残存容量を用いて現在の充電状態を設定
する。記憶手段２３ａ−６が、定負荷への放電時の端子
電圧と放電電流とから決定手段２３ａ−４が決定する電
圧−電流特性より推定した推定電圧と開回路電圧の差値
を残存電圧降下値として記憶する。設定手段２３ａ−７
が、非平衡状態のバッテリによる定負荷への放電時の電
圧−電流特性を用いて推定した推定電圧に残存電圧降下
値を加算して求めた推定開回路電圧に基づいて演算した
残存容量を用いて現在の充電状態を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリンや軽油等
を燃料とするエンジンを動力源として走行する車両に搭
載され、エンジンを始動するためのセルモータに対し、
エンジン始動時に電力供給するバッテリの充電状態を測
定する車両用バッテリ充電状態測定方法及び装置に関す
るものである。

【従来の技術】

【０００２】エンジンを動力源として走行する車両にお
いては、エンジンの回転中、その動力を受けて交流発電
するオルターネータが備えられているので、エンジンの
回転中は、負荷に供給される電力はオルターネータの発
電する交流を整流したものが主に使用され、バッテリか
ら電力供給されることが少ない。むしろ、負荷に供給さ
れる電力量がオルターネータの発電量よりも小さく、余
剰の電力があるときには、満充電状態にないバッテリが
充電される。したがって、バッテリは通常満充電状態に
近い状態に保持されるようになっている。

【０００３】しかし、エンジンを回転しない状態での負
荷への電力供給が続いた場合には、負荷への電力供給が
専らバッテリから行われるので、バッテリの放電可能容
量が減少するようになる。このような状況は、例えば、
一定時間を超える停車毎にエンジンを停止してエンジン
を再始動するためにセルモータを頻繁に回転させること
を必要とするアイドリングストップ車において、エンジ
ンを回転している時間の割に、すなわち、走行距離の割
にセルモータによりエンジン起動する頻度が高い場合に
起こりうる。

【０００４】また、オルターネータの発電量を上回る電
力供給が続いた場合にも、足りない分をバッテリからの
放電によりまかなうので、バッテリの放電可能容量が減
少するようになる。このような状況は、例えば、渋滞時
のようにエンジン回転数が上がらず、発電量も少ない状
態で大きな負荷への電力供給が長時間続いた場合に起こ
りうる。

【０００５】セルモータは比較的大きな負荷であってそ
の動作開始時に大電流を供給する必要があるので、バッ
テリの放電可能容量が減少し、バッテリの端子電圧が低
下して最大放電電流も低下してしまうと、一度停車した
後に、セルモータを回転させて、エンジンを再始動でき
なくなることが起こる。したがって、アイドリングスト
ップ車に限らず、エンジンを動力源とする車両において
は、エンジンを始動できるかどうかを判断することが重
要であり、この判断を行うためにはバッテリから取り出
せる電気量、すなわち、放電可能容量を知る必要があ
る。

【０００６】バッテリの充電状態を知るための方法に
は、バッテリの端子電圧を測定する電圧測定方式、バッ
テリ電解液の比重を測定する電解液比重測定方式、バッ
テリの充放電電流を積算する電流積算（電力積算）方式
などがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電圧測
定方式においては、電流の大きさによって電圧が変化
し、放電電流を安定させない限り端子電圧も安定しない
ので、現実には、バッテリの充電状態と相関のある端子
電圧を測定により得ることは期待できない。電解液比重
測定方式においては、バッテリの電解液比重と充電状態
との間には一定の直線的な相関があるので、電解液比重
を測定すればバッテリの充電状態を把握することができ
るはずであるが、実際には、充放電中や充放電の終了直
後のバッテリにおいては、電解液と電極との間で発生し
た化学反応により電解液の比重が不均一となってしまう
ので、正確な電解液比重を測定してバッテリの充電状態
を正確に把握することができない。

【０００８】この点、電流積算（電力積算）方式は、上
述した電圧測定方式や電解液比重測定方式のような問題
がなく、バッテリの充放電される電気量を積算するもの
であるので、電気量（Ａｈ）で表されるバッテリの容量
を求めるのに都合がよいとの理由から、充放電を伴うバ
ッテリ使用中の充電状態を求める場合の主流となってい
る。

【０００９】すなわち、電流積算方式では、車載バッテ
リがその種類に応じた満充電状態でのＡｈ値Ｘが予め分
かっており、また、Ａｈ値が予め定めた値Ｙ以下になっ
たときそれ以上の放電をすべきでないことも分かってい
るので、Ｘを充電状態１００％、Ｙを充電状態０％と
し、１％当たりのＡｈ値Ｚを（Ｘ−Ｙ）／１００を予め
求めておくとともに、充電電流Ｉｊと放電電流Ｉｄを一
定時間間隔で測定し、各測定値に一定時間ｔを乗じたＡ
ｈ値を加算したり減算して求めた積算値が±Ａｈ値Ｚ以
上となる毎に％で表された現在の充電状態ｘに±１する
ことによってバッテリ使用中の充電状態を求めるように
したものである。

【００１０】しかしながら、この方式の場合、積算すべ
きバッテリの充放電電流を正確に測定できていないと
き、僅かの誤差であっても、長期間にわたって連続的に
積算することによって誤差が累積し、求めたバッテリの
充電状態が現状と大きくかけ離れてしまい、結果的に、
バッテリの充電状態を正確に把握することができなくな
ってしまう問題がある。

【００１１】そこで、バッテリが例えば少なくとも１日
以上使用されておらず平衡状態にあるとき、その状態で
の開回路端子電圧を測定し、この測定した開回路端子電
圧を利用して充電状態が求められたときには、積算方式
によって求めた充電状態を開回路端子電圧により求めた
充電状態によって更新し、積算方式により求めた充電状
態を表す値に累積した誤差をキャンセルすることが行わ
れる。

【００１２】しかし、バッテリの個体差や劣化の進行度
合い等によってバッテリの開回路端子電圧が変化してし
まい、この開回路端子電圧を利用して求めた充電状態自
体が信頼できないものとなってしまう。また、長い期間
にわたって平衡状態になることがないとき、すなわち、
充放電が行われないバッテリ未使用状態になっても、そ
の期間が短い場合には、累積した誤差をキャンセルする
頻度が極めて少なくなり、大きな累積誤差を含んだまま
の充電状態しか知り得ない状態に置かれることになり、
バッテリの現在の充電状態が正確なものでなくなるとい
う問題もある。

【００１３】よって本発明は、上述した現状に鑑み、バ
ッテリの個体差や劣化の進行度合い等によって変化する
充電状態を正確に割り出し積算すべき元々のバッテリの
充電状態をより正確に測定できるようにして、バッテリ
の充電状態をより正確に測定できるようにした車両用バ
ッテリ充電状態測定方法と、この方法を実施する際に用
いて好適な車両用バッテリ充電状態測定装置とを提供す
ることを課題としている。

【００１４】よって本発明は、上述した現状に鑑み、充
放電電流を長期間にわたって連続的に積算することによ
る大きな累積誤差の発生を生じ難くして、バッテリの充
電状態をより正確に測定できるようにした車載用バッテ
リ充電状態測定方法と、この方法を実施する際に用いて
好適な車両用バッテリ充電状態測定装置とを提供するこ
とを課題としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する請求
項１乃至請求項５記載の本発明は、車両用バッテリ充電
状態測定方法に関するものであり、請求項６乃至請求項
１０記載の本発明は、車両用バッテリ充電状態測定装置
に関するものである。

【００１６】そして、請求項１に記載した本発明は、エ
ンジンを動力源として走行する車両に搭載されて使用さ
れるバッテリの充電電流及び放電電流をそれぞれ周期的
に測定し、該周期的に測定した前記充電電流の前記バッ
テリの現在の充電状態に対する加算及び前記周期的に測
定した前記放電電流の前記バッテリの現在の充電状態か
らの減算をそれぞれ行ってバッテリの充電状態を測定す
る車両用バッテリ充電状態測定方法において、平衡状態
の前記バッテリの端子電圧を開回路電圧として測定し、
該測定した開回路電圧に基づいて前記バッテリの残存容
量を演算し、該演算により求めた前記残存容量を用いて
前記現在の充電状態を更新して設定し、平衡状態の前記
バッテリによる定負荷への放電時に、その初期の段階で
放電電流が所定値を越えて増大した後該所定値以下に減
少している期間中に、前記バッテリの端子電圧と放電電
流を周期的に測定し、該周期的に測定した前記バッテリ
の端子電圧と放電電流との相関を示す電圧−電流特性を
用いて推定した、前記定負荷の放電時における前記バッ
テリの推定電圧の値と前記開回路電圧の値との差値を、
前記バッテリによる定負荷への放電時の初期段階におけ
る残存分極の影響による残存電圧降下量である残存電圧
降下値として予め求めておき、非平衡状態の前記バッテ
リによる前記定負荷への放電毎に、放電電流が所定値を
越えて増大した後該所定値以下に減少している期間中に
周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流と
から前記電圧−電流特性を求め、該求めた電圧−電流特
性を用いて推定した、前記バッテリの現在の推定電圧の
値に前記予め求めた残存電圧降下値を加算して推定開回
路電圧を求め、該求めた推定開回路電圧に基づいて演算
した前記バッテリの残存容量を用いて前記現在の充電状
態を更新して設定するようにしたことを特徴とする車両
用バッテリ充電状態測定方法に存する。

【００１７】請求項１に記載した本発明によれば、車両
用バッテリ充電状態測定方法は、エンジンを動力源とし
て走行する車両に搭載されて使用されるバッテリの充電
電流及び放電電流をそれぞれ周期的に測定し、この周期
的に測定した充電電流のバッテリの現在の充電状態に対
する加算及び周期的に測定した放電電流のバッテリの現
在の充電状態からの減算をそれぞれ行って電流積算方式
によってバッテリの充電状態を測定するものであって、
車両の走行中のように充放電電流の変化する中で、測定
した充放電電流を加算及び減算することでバッテリの充
電状態を測定できる。

【００１８】そして、平衡状態のバッテリによる定負荷
への放電時に、この放電の開始前のバッテリの端子電圧
である開回路電圧を測定し、この測定した開回路電圧に
基づいてバッテリの残存容量を演算し、この演算により
求めた残存容量を用いて現在の充電状態を更新して設定
するので、平衡状態のバッテリによる定負荷への放電時
毎に、電流積算方式によって求めた充電状態に累積する
誤差を解消できる。

【００１９】また、平衡状態のバッテリによる定負荷へ
の放電時に、その初期の段階で放電電流が所定値を越え
て増大した後該所定値以下に減少している期間中に、バ
ッテリの端子電圧と放電電流を周期的に測定して、この
周期的に測定したバッテリの端子電圧と放電電流との相
関を示す電圧−電流特性を用いて推定した、定負荷の放
電時における前記バッテリの推定電圧の値と開回路電圧
の値との差値を、バッテリによる定負荷への放電時の初
期段階の放電終了時における残存分極の影響による残存
電圧降下量である残存電圧降下値として予め求めてお
く。この残存電圧降下値は、放電によって生じた分極成
分による電圧降下分のみを表すものである。

【００２０】そして、非平衡状態のバッテリによる定負
荷への放電毎に、放電電流が所定値を越えて増大した後
該所定値以下に減少している期間中に周期的に測定した
バッテリの端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性を
求め、この電圧−電流特性を用いてバッテリの現在の推
定電圧を推定する。

【００２１】非平衡状態からの放電であっても、その初
期の段階で放電電流が所定値を越えて増大した後該所定
値以下に減少する放電である場合、この放電によって生
じる分極成分による電圧降下値は、平衡状態のバッテリ
による定負荷への放電時に生じる上記残存電圧降下値と
等しくなるので、上記推定したバッテリの現在の推定電
圧の値に予め求めた残存電圧降下値を加算することによ
って推定の開回路電圧が求まり、この推定開回路電圧に
基づいてバッテリの残存容量を演算し、この演算により
求めた残存容量を用いて現在の充電状態を更新して設定
する。

【００２２】したがって、非平衡状態であっても放電の
初期の段階で放電電流が所定値を越えて増大した後該所
定値以下に減少する放電毎に、現在の充電状態が正確な
値に更新されて設定されるようになり、それ以前に電流
積算方式によって求めた充電状態に累積していた誤差を
解消できる。

【００２３】また、請求項２に記載した本発明は、請求
項１記載の車両用バッテリ充電状態測定方法において、
前記定負荷が前記車両のエンジンを始動させるためのセ
ルモータであることを特徴とする車両用バッテリ充電状
態測定方法に存する。

【００２４】請求項２に記載した本発明によれば、定負
荷が車両のエンジンを始動させるためのセルモータであ
るので、請求項１記載の発明の作用に加え、エンジンの
始動時毎に、現在の充電状態が正確な値に更新されて設
定されるようになり、それ以前に電流積算方式によって
求めた充電状態に累積していた誤差を解消できる。

【００２５】また、請求項３に記載した本発明は、請求
項１又は２記載の車両用バッテリ充電状態測定方法にお
いて、非平衡状態の前記バッテリによる前記定負荷と同
様に放電の初期の段階で放電電流が所定値を越えて増大
した後該所定値以下に減少する他の負荷への放電毎に、
放電電流が所定値を越えて増大した後該所定値以下に減
少している期間中に周期的に測定した前記バッテリの端
子電圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を求め、該
求めた電圧−電流特性を用いて推定した、前記バッテリ
の現在の推定電圧の値に前記予め求めた残存電圧降下値
を加算して推定開回路電圧を求め、該求めた推定開回路
電圧に基づいて演算した前記バッテリの残存容量を用い
て前記現在の充電状態を更新して設定するようにしたこ
とを特徴とする車両用バッテリ充電状態測定方法に存す
る。

【００２６】請求項３に記載した本発明によれば、非平
衡状態からの放電が定負荷以外の他の負荷への放電であ
っても、他の負荷が定負荷と同様に放電の初期の段階で
放電電流が所定値を越えて増大した後該所定値以下に減
少するものである場合には、この放電によって生じる分
極成分による電圧降下値は、平衡状態のバッテリによる
定負荷への放電時に生じる上記残存電圧降下値と等しく
なるので、請求項１又は２記載の発明の作用に加え、上
記推定したバッテリの現在の推定電圧の値に予め求めた
残存電圧降下値を加算することによって推定の開回路電
圧が求まり、この推定開回路電圧に基づいてバッテリの
残存容量を演算し、この演算により求めた残存容量を用
いて現在の充電状態を更新して設定する。

【００２７】したがって、非平衡状態であって、しか
も、定負荷に対する放電でなくても、定負荷と同様に放
電の初期の段階で放電電流が所定値を越えて増大した後
該所定値以下に減少する他の負荷に対する放電毎に、現
在の充電状態が正確な値に更新されて設定されるように
なり、それ以前に電流積算方式によって求めた充電状態
に累積していた誤差を解消できる。

【００２８】また、請求項４に記載した本発明は、請求
項３記載の車両用バッテリ充電状態測定方法において、
前記他の負荷が、点灯時にラッシュ電流の流れるヘッド
ランプ、走行用動力源としてのエンジンを補助するため
前記車両が補助駆動源として有する、駆動時にラッシュ
電流の流れる駆動モータの少なくとも１つであることを
特徴とする車両用バッテリ充電状態測定方法に存する。

【００２９】請求項４に記載した本発明によれば、他の
負荷が点灯時にラッシュ電流の流れるヘッドランプ、走
行用動力源としてのエンジンを補助するため前記車両が
補助駆動源として有する、駆動時にラッシュ電流の流れ
る駆動モータの少なくとも１つであるので、請求項３記
載の発明の作用に加え、少なくともヘッドランプの点灯
又は駆動モータの駆動時毎にも、現在の充電状態が正確
な値に更新されて設定されるようになり、それ以前に電
流積算方式によって求めた充電状態に累積していた誤差
を解消できる。

【００３０】また、請求項５に記載した本発明は、請求
項１〜４のいずれかに記載の車両用バッテリ充電状態測
方法において、周期的に測定した前記バッテリの端子電
圧と放電電流とを最新の所定時間分収集して格納、記憶
しておき、該記憶しておいた最新の所定時間分の前記バ
ッテリの端子電圧と放電電流とを用いて、放電の初期の
段階で放電電流が所定値を越えて増大した後該所定値以
下に減少している期間中の前記電圧−電流特性を求める
ことを特徴とする車両用バッテリ充電状態測定方法に存
する。

【００３１】請求項５に記載した本発明によれば、周期
的に測定したバッテリの端子電圧と放電電流とを最新の
所定時間分収集して格納、記憶しておき、この記憶して
おいた最新の所定時間分のバッテリの端子電圧と放電電
流とを用いて、所定値から減少している間の電圧−電流
特性を求ているので、請求項１〜４のいずれかに記載の
発明の作用に加え、電圧−電流特性を求めるための処理
を任意時点で行えるようになる。

【００３２】また、請求項６に記載した本発明は、図１
の基本構成図に示すように、エンジンを動力源として走
行する車両に搭載されて使用されるバッテリ１３の充電
電流及び放電電流をそれぞれ周期的に測定する電流測定
手段２３ａ−１と、該電流測定手段によって周期的に測
定した前記充電電流の前記バッテリの現在の充電状態に
対する加算及び前記電流測定手段により周期的に測定し
た前記放電電流の前記バッテリの現在の充電状態からの
減算をそれぞれ行ってバッテリの充電状態を測定する積
算式充電状態測定手段２３ａ−２とを備える車両用バッ
テリ充電状態測定装置において、前記バッテリの端子電
圧を測定する電圧測定手段２３ａ−３と、前記電圧測定
手段及び前記電流測定手段によってそれぞれ周期的に測
定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とからこれら
の端子電圧と放電電流との相関を示す電圧−電流特性を
決定する電圧−電流特性決定手段２３ａ−４と、前記電
圧測定手段により平衡状態の前記バッテリの端子電圧を
開回路電圧として測定し、該測定した開回路電圧に基づ
いて前記バッテリの残存容量を演算し、該演算により求
めた前記残存容量を用いて前記現在の充電状態を更新し
て設定する第１の充電状態更新設定手段２３ａ−５と、
平衡状態の前記バッテリによる定負荷５への放電時に、
その初期の段階で放電電流が所定値を越えて増大した後
該所定値以下に減少している期間中に、前記電圧測定手
段及び前記電流測定手段によってそれぞれ周期的に測定
した前記バッテリの端子電圧と放電電流とからこれらの
端子電圧と放電電流との相関を示す電圧−電流特性を前
記電圧−電流特性決定手段に決定させ、前記電圧−電流
特性決定手段が決定した電圧−電流特性を用いて推定し
た、前記定負荷の放電時における前記バッテリの推定電
圧の値と前記開回路電圧の値との差値を、前記バッテリ
による定負荷への放電時の初期段階における残存分極の
影響による残存電圧降下量である残存電圧降下値として
記憶する残存電圧降下値記憶手段２３ａ−６と、非平衡
状態の前記バッテリによる前記定負荷への放電毎に、放
電電流が所定値を越えて増大した後該所定値以下に減少
している期間中に、前記電圧測定手段及び前記電流測定
手段によってそれぞれ周期的に測定した前記バッテリの
端子電圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を前記電
圧−電流特性決定手段に決定させ、前記電圧−電流特性
決定手段が決定した電圧−電流特性を用いて推定した、
前記バッテリの現在の推定電圧の値に前記残存電圧降下
値記憶手段に予め記憶した残存電圧降下値を加算して推
定開回路電圧を求め、該求めた推定開回路電圧に基づい
て演算した前記バッテリの残存容量を用いて前記現在の
充電状態を更新して設定する第２の充電状態更新設定手
段２３ａ−７とを備えることを特徴とする車両用バッテ
リ充電状態測定装置に存する。

【００３３】請求項６に記載した本発明によれば、車両
用バッテリ充電状態測定装置は、電流測定手段２３ａ−
１がエンジンを動力源として走行する車両に搭載されて
使用されるバッテリ１３の充電電流及び放電電流をそれ
ぞれ周期的に測定し、積算式充電状態測定手段２３ａ−
２が電流測定手段によって周期的に測定した充電電流の
バッテリの現在の充電状態に対する加算及び周期的に測
定した放電電流のバッテリの現在の充電状態からの減算
をそれぞれ行ってバッテリの充電状態を測定するもので
あって、車両の走行中のように充放電電流の変化する中
で、測定した充放電電流を加算及び減算することでバッ
テリの充電状態を測定できる。

【００３４】そして、第１の充電状態更新設定手段２３
ａ−５が、電圧測定手段２３ａ−３により平衡状態のバ
ッテリの端子電圧を開回路電圧として測定し、この測定
した開回路電圧に基づいてバッテリの残存容量を演算
し、この演算により求めた残存容量を用いて現在の充電
状態を更新して設定するので、平衡状態のバッテリによ
る定負荷への放電毎に、積算式充電状態測定手段により
電流積算方式によって求めた充電状態に累積する誤差を
解消できる。

【００３５】また、残存電圧降下値記憶手段２３ａ−６
が、平衡状態のバッテリによる定負荷への放電時に、そ
の初期の段階で放電電流が所定値を越えて増大した後該
所定値以下に減少している期間中に、電圧測定手段２３
ａ−３及び電流測定手段２３ａ−１によってそれぞれ周
期的に測定したバッテリの端子電圧と放電電流とから電
圧−電流特性決定手段２３ａ−４が決定するこれらの端
子電圧と放電電流との相関を示す電圧−電流特性を用い
て推定した、所定の大電流値による定負荷の放電時にお
けるバッテリの推定電圧の値と開回路電圧の値との差値
を、バッテリの放電終了時における残存分極の影響によ
る残存電圧降下量である残存電圧降下値として記憶して
いるが、この残存電圧降下値は、放電によって生じた分
極成分による電圧降下分のみを表すものである。

【００３６】そして、第２の充電状態更新設定手段２３
ａ−７が、非平衡状態のバッテリによる定負荷への放電
時に、放電電流が所定値を越えて増大した後該所定値以
下に減少している期間中に、電圧測定手段及び電流測定
手段によってそれぞれ周期的に測定したバッテリの端子
電圧と放電電流とから電圧−電流特性を電圧−電流特性
決定手段２３ａ−４に決定させ、電圧−電流特性決定手
段２３ａ−４が決定した電圧−電流特性を用いて推定し
た、バッテリの現在の推定電圧の値に残存電圧降下値記
憶手段２３ａ−６に予め記憶した残存電圧降下値を加算
して推定開回路電圧を求め、該求めた推定開回路電圧に
基づいて演算したバッテリの残存容量を用いて現在の充
電状態を更新して設定する。

【００３７】したがって、非平衡状態であってもバッテ
リによる定負荷への放電毎に、第２の充電状態更新設定
手段２３ａ−５によって、現在の充電状態が正確な値に
更新されて設定されるようになり、それ以前に電流積算
方式によって求めた充電状態に累積していた誤差を解消
できる。

【００３８】また、請求項７に記載した本発明は、請求
項６記載の車両用バッテリ充電状態測定装置において、
前記定負荷が前記車両のセルモータであることを特徴と
する車両用バッテリ充電状態測定装置に存する。

【００３９】請求項７に記載した本発明によれば、定負
荷が前車両のセルモータ５であるので、請求項６記載の
発明の作用に加え、エンジンの始動時毎に、現在の充電
状態が正確な値に更新されて設定されるようになり、そ
れ以前に電流積算方式によって求めた充電状態に累積し
ていた誤差を解消できる。

【００４０】また、請求項８に記載した本発明は、請求
項６記載の車両用バッテリ充電状態測装置において、前
記第２の充電状態更新設定手段は、非平衡状態の前記バ
ッテリによる前記定負荷と同様に放電の初期の段階で放
電電流が所定値を越えて増大した後該所定値以下に減少
する他の負荷への放電毎に、放電電流が所定値を越えて
増大した後該所定値以下に減少している期間中に、前記
電圧測定手段及び前記電流測定手段によってそれぞれ周
期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流とか
ら前記電圧−電流特性を前記電圧−電流特性決定手段に
決定させ、前記電圧−電流特性決定手段が決定した電圧
−電流特性を用いて推定した、前記バッテリの現在の推
定電圧の値に前記残存電圧降下値記憶手段に予め記憶し
た残存電圧降下値を加算して推定開回路電圧を求め、該
求めた推定開回路電圧に基づいて演算した前記バッテリ
の残存容量を用いて前記現在の充電状態を更新して設定
することを特徴とする車両用バッテリ充電状態測定装置
に存する。

【００４１】請求項８に記載した本発明によれば、第２
の充電状態更新設定手段２３ａ−７が、非平衡状態のバ
ッテリによる定負荷と同様に放電の初期の段階で放電電
流が所定値を越えて増大した後該所定値以下に減少する
他の負荷への放電時に、放電電流が所定値を越えて増大
した後該所定値以下に減少している期間中に、電圧測定
手段及び電流測定手段によってそれぞれ周期的に測定し
たバッテリの端子電圧と放電電流とから電圧−電流特性
を電圧−電流特性決定手段２３ａ−４に決定させ、電圧
−電流特性決定手段２３ａ−４が決定した電圧−電流特
性を用いて推定した、バッテリの現在の推定電圧の値に
残存電圧降下値記憶手段２３ａ−６に予め記憶した残存
電圧降下値を加算して推定開回路電圧を求め、該求めた
推定開回路電圧に基づいて演算したバッテリの残存容量
を用いて現在の充電状態を更新して設定する。

【００４２】したがって、非平衡状態であって、しか
も、定負荷に対する放電でなくても、定負荷と同様に放
電の初期の段階で放電電流が所定値を越えて増大した後
該所定値以下に減少する他の負荷への放電毎に、第２の
充電状態更新設定手段２３ａ−５によって、現在の充電
状態が正確な値に更新されて設定されるようになり、そ
れ以前に電流積算方式によって求めた充電状態に累積し
ていた誤差を解消できる。

【００４３】また、請求項９に記載した本発明は、請求
項８記載の車両用バッテリ充電状態測定装置において、
前記他の負荷が、点灯時にラッシュ電流の流れるヘッド
ランプ、走行用動力源としてのエンジンを補助するため
前記車両が補助駆動源として有する、駆動時にラッシュ
電流の流れる駆動モータの少なくとも１つであることを
特徴とする車両用バッテリ充電状態測定装置に存する。

【００４４】請求項９に記載した本発明によれば、定負
荷が点灯時にラッシュ電流の流れるヘッドランプ、走行
用動力源としてのエンジンを補助するため前記車両が補
助駆動源として有する、駆動時にラッシュ電流の流れる
駆動モータの少なくとも１つであるので、請求項８記載
の発明の作用に加え、少なくともヘッドランプの点灯又
は駆動モータの駆動時毎にも、現在の充電状態が正確な
値に更新されて設定されるようになり、それ以前に電流
積算方式によって求めた充電状態に累積していた誤差を
解消できる。

【００４５】また、請求項１０に記載した本発明は、請
求項６〜９のいずれかに記載の車両用バッテリ充電状態
測装置において、周期的に測定した前記バッテリの端子
電圧と放電電流とを最新の所定時間分収集して格納、記
憶する測定電圧・電流記憶手段２３ｂを備え、前記電圧
−電流特性決定手段が、前記測定電圧・電流記憶手段に
記憶しておいた最新の所定時間分の前記バッテリの端子
電圧と放電電流とを用いて前記電圧−電流特性を求める
ことを特徴とする車両用バッテリ充電状態測定装置に存
する。

【００４６】請求項１０に記載した本発明によれば、測
定電圧・電流記憶手段２３ｂが、周期的に測定したバッ
テリの端子電圧と放電電流とを最新の所定時間分収集し
て格納、記憶し、電圧−電流特性決定手段２３ａ−４
が、測定電圧・電流記憶手段に記憶しておいた最新の所
定時間分のバッテリの端子電圧と放電電流とを用いて電
圧−電流特性を求めているので、請求項６〜９記載の発
明の作用に加え、放電電流が所定値から減少している間
の電圧−電流特性を電圧−電流特性決定手段が求めるた
めの処理を任意時点で行えるようになる。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による車両用バッテ
リ充電状態測定方法を、本発明による車両用バッテリ充
電状態測定装置と共に、図２を参照して説明するが、そ
の前に、バッテリそのものの特性について検討する。

【００４８】まず、バッテリの端子電圧はそのバッテリ
の様々な条件を含んだバッテリの状態を表していること
に着目し、バッテリの個体差や劣化の進行度合い等によ
って変化する充電容量を正確に割り出して、積算すべき
元々のバッテリの充電状態をより正確に測定できるよう
にするために、車両走行中に激しく変化するバッテリの
端子電圧から安定した電圧を推定できるようにする方法
について、その詳細を以下説明する。

【００４９】ところで、図３の特性図に示すように、バ
ッテリを１０Ａ刻みで１０〜８０（Ａ）の各定電流にて
放電させると、放電時間（横軸）とバッテリの端子電圧
（Ｖ：縦軸）との相関は、放電電流が小さいほど放電時
間が長い点において相互に異なっているが、放電時間が
経過するにつれてバッテリの端子電圧が急激に降下する
点において共通している。

【００５０】図３の特性図において、横軸は時間である
が、定電流放電であることと、バッテリ容量が電気量
（Ａｈ）で表されることとを考慮すると、この横軸はバ
ッテリ容量と見ることができる。

【００５１】そこで、図３の特性図を、定電流放電時に
おける横軸のバッテリ容量と縦軸の端子電圧との相関と
して見ると、放電電流が小さいほど大きな電力を取り出
すことができ、かつ、縦軸側に近いバッテリの満充電状
態の付近では容量降下が遅く、縦軸から図３中右側に離
れて放電終止電圧に近づくほど急激に容量が降下してし
まうことが判る。

【００５２】以上のことから、仮に放電電流を安定させ
ることができたとしても、バッテリの充電容量と端子電
圧との間には直線的な相関がないので、バッテリの端子
電圧から充電容量を求めることはできないことが判る。

【００５３】そこで注目されるのは、ほぼ直線的な相関
があるバッテリの電解液比重と開回路電圧との関係と、
同じく直線的な相関があるバッテリの電解液比重と充電
状態との関係から、直線的な相関が成り立つはずの、バ
ッテリの充電状態と開回路電圧との関係を利用する容量
演算方式である。

【００５４】ただし、この容量演算方式の唯一の弱点
は、バッテリの開回路電圧を測定できるのが、自然放電
を除くと充電状態に変化のない非放電時に限られること
であり、換言すると、充電状態に変化の生じる放電時、
すなわち、バッテリ使用時にはバッテリの開回路電圧を
測定することができないことである。

【００５５】したがって、バッテリの充電状態と開回路
電圧との関係を利用する容量演算方式を用いる上での最
大のポイントは、バッテリの放電時に如何にして開回路
電圧を見つけるか、ということになる。

【００５６】ところで、バッテリの放電時に測定できる
のは、バッテリの端子電圧と放電電流であるが、図４の
特性図から、バッテリの充電状態が変わらなくても放電
電流が上がればバッテリの端子電圧が下がるのは明らか
であるから、端子電圧と放電電流との間には、負の相関
を示す電圧−電流特性（Ｉ−Ｖ特性）があり、また、こ
の電圧−電流特性は、バッテリの充電状態が変わると変
化することが判る。

【００５７】そこで、バッテリの電圧−電流特性をバッ
テリの充電状態に応じて複数求めるために、次のような
測定を行う。

【００５８】まず、或る電流Ｉ_a とこの電流Ｉ_a よりも
低い電流Ｉ_b とが周期的に交互に現れるパルス状の電流
によるバッテリの放電を連続して行い、そのときに放電
電流とは逆位相で現れるバッテリの端子電圧と放電電流
との組（Ｉ_a ，Ｖ₁ ）、（Ｉ _b ，Ｖ₂ ）、（Ｉ_a ，
Ｖ₃ ）、（Ｉ_b ，Ｖ₄ ），…を、放電電流のパルス周期
（例えば１ｍｓ）に同期し連続して所定数（例えば１０
０サンプル）サンプリングする。

【００５９】そして、所定数サンプリングしたバッテリ
の端子電圧と放電電流との組（Ｉ_a，Ｖ₀₁）、（Ｉ_b ，
Ｖ₀₂）、（Ｉ_a ，Ｖ₀₃）、（Ｉ_b ，Ｖ₀₄），…から、最
小二乗法により、Ｖ＝ａ₁ Ｉ＋ｂ₁ なるバッテリの直線
的な電圧−電流特性式における係数ａ₁ ，ｂ₁ を得て、
この式Ｖ＝ａ₁ Ｉ＋ｂ₁ を、上記したサンプリングの間
における容量に対応したバッテリの電圧−電流特性とし
て位置づける。

【００６０】次に、上記と同様の放電によって、パルス
状の電流Ｉ_a ，Ｉ_a によるバッテリの放電を連続して行
い、そのときに放電電流とは逆位相で現れるバッテリの
端子電圧と放電電流との組（Ｉ_a ，Ｖ₁₁）、（Ｉ_b ，Ｖ
₁₂）、（Ｉ_a ，Ｖ₁₃）、（Ｉ _b ，Ｖ₁₄），…を連続して
所定数サンプリングし、これらから、最小二乗法によ
り、Ｖ＝ａ₂ Ｉ＋ｂ₂ なるバッテリの直線的な電圧−電
流特性式における係数ａ ₂ ，ｂ₂ を得て、この式Ｖ＝ａ
₂ Ｉ＋ｂ₂ を、上記したサンプリングの間における容量
に対応したバッテリの電圧−電流特性として位置づけ
る。

【００６１】以後、同様にして、Ｖ＝ａ_n Ｉ＋ｂ_n なる
バッテリの直線的な電圧−電流特性式における係数
ａ_n ，ｂ_n を得て、この式Ｖ＝ａ_n Ｉ＋ｂ_n を、バッテ
リの徐々に減少する互いに異なる容量に対応した電圧−
電流特性として位置づけることで、１００％から０％ま
での各容量に対応したバッテリの電圧−電流特性を得
る。

【００６２】なお、各所定数サンプリングしたバッテリ
の端子電圧と放電電流との組（Ｉ_a，Ｖ_n1）、（Ｉ_b ，
Ｖ_n2）、（Ｉ_a ，Ｖ_n3）、（Ｉ_b ，Ｖ_n4），…と、これ
らに最小二乗法を適用して得られる直線的な電圧−電流
特性式Ｖ＝ａ_n Ｉ＋ｂ_n との関係を、図４に模式的に示
した。

【００６３】ここで、上述のようにして得た各容量に応
じたバッテリの電圧−電流特性式に、仮想の定電流値で
ある仮想電流値Ｉｓを各々代入し、それによって求まる
Ｖを、バッテリの定負荷放電状態における推定上の端子
電圧である推定電圧Ｖｎと定義すると、図５のグラフに
示すような定電流放電特性が得られる。

【００６４】そして、仮想電流値Ｉｓとして正のいずれ
の値を代入しても、その仮想電流値Ｉｓによる定電流放
電特性は、横軸に取った容量が図５中右側に進んで０に
近づくにつれて推定電圧Ｖｎが急激に低下する非直線的
な特性となり、理論上開回路電圧を示すはずの仮想電流
値Ｉｓ＝０Ａの場合においても、定電流放電特性は同様
の特性を示すことが判る。

【００６５】ただし、図５のグラフによれば、仮想電流
値Ｉｓが小さければ小さいほど、容量が０に近づくにつ
れて推定電圧Ｖｎが低下する度合いが小さくなっている
ため、あくまで仮想の領域であるが、上述のようにして
得た各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性式に仮想
電流値Ｉｓとして負の値を代入して、その負の値の仮想
電流値Ｉｓによる定電流放電特性をグラフに示すと、図
６に示すように、図示のグラフの場合においては、仮想
電流値Ｉｓ＝−１０Ａを境に、容量０に近い領域の推定
電圧Ｖｎの特性変化が変曲する。当然のことながら、図
示の特性と異なる特性を有するバッテリでは、仮想電流
値Ｉｓの値は−１０Ａ以外の値になる。

【００６６】したがって、理論上では、仮想電流値Ｉｓ
を−１０Ａとすると、定電流放電における推定電圧Ｖｎ
がバッテリの容量に対して直線的な特性を示すことにな
る。

【００６７】そこで、上述のようにして得た各容量に応
じたバッテリの電圧−電流特性を、縦軸を放電電流Ｉと
し横軸を端子電圧Ｖとした図７のグラフ上において、定
電流放電における推定電圧Ｖｎがバッテリの容量に対し
て直線的な特性を示すことを検証してみる。

【００６８】まず、各電圧−電流特性式の傾きを表す係
数ａ₁ ，ａ₂ ，…，ａ_n が各々異なり、かつ、各電圧−
電流特性式の切片を表す係数ｂ₁ ，ｂ₂ ，…，ｂ_n も各
々異なることから、図７中の現実に存在する正の放電電
流領域においては、バッテリ容量の変化に対して端子電
圧Ｖが直線的に変化する放電電流値Ｉは存在しない。

【００６９】しかし、図７中の想像上の領域である負の
放電電流領域においては、放電電流値Ｉ＝−１０Ａの時
に、バッテリの容量に対して端子電圧Ｖが直線的に変化
する特性を示すことになり、この放電電流値Ｉ＝−１０
Ａにおける各容量に対応するバッテリの端子電圧Ｖが、
推定電圧Ｖｎであるということになる。

【００７０】そこで、この仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａに
おけるバッテリの容量とこれに対して直線的な相関を有
する推定電圧Ｖｎとの関係をグラフに表すと、図８に示
すように、縦軸の満充電時の開回路電圧Ｖｓと放電終止
時の開回路電圧Ｖｅとの間に推定電圧Ｖｎが存在するこ
とになり、この推定電圧Ｖｎに対応する横軸の容量上の
値が、バッテリの残存容量、つまり、充電状態ＳＯＣ
（State of charge ）ということになる。

【００７１】したがって、推定電圧Ｖｎはバッテリの開
回路電圧に代わるものであるということができ、開回路
電圧が測定できない放電時においても、その放電が、電
力を供給する負荷が放電中に変化しない定負荷放電であ
れば、その放電中に微妙に変動するバッテリの端子電圧
と放電電流とを測定することで、その定負荷放電におけ
るバッテリの端子電圧と放電電流との相関である電圧−
電流特性を求めて、その特性式（Ｖ＝ａＩ＋ｂ）に仮想
電流値Ｉｓ＝−１０Ａを代入して推定電圧Ｖｎを求める
ことで、この推定電圧Ｖｎからバッテリの充電状態ＳＯ
Ｃを求めることができる。

【００７２】そして、図８の縦軸上における推定電圧Ｖ
ｎと満充電時の開回路電圧Ｖｓとの比に換算して、満充
電容量に対する現在の充電状態ＳＯＣを求めると、 ＳＯＣ＝｛（Ｖｎ−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）｝×１００
（％） となる。

【００７３】しかし、正確を期して、電力（Ｖ×Ａｈ）
の比に換算して満充電容量に対する現在の充電状態ＳＯ
Ｃを求めると、 ＳＯＣ＝｛〔（Ｖｎ＋Ｖｅ）／２〕×〔（Ｖｎ−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）〕 ×Ａｈ｝／｛〔（Ｖｓ＋Ｖｅ）／２〕×Ａｈ｝×１００（％） ＝｛（Ｖｎ² −Ｖｅ² ）／（Ｖｓ² −Ｖｅ² ）｝×１００（％） となる。

【００７４】ところで、バッテリの放電中には、図９に
示すように、純抵抗（バッテリのオーミック抵抗）の影
響による電圧降下、つまり、純抵抗に放電電流を乗じた
ＩＲ降下や、放電側分極による電圧降下が生じ、逆に、
バッテリの充電中には、これら純抵抗の影響による電圧
上昇や充電側分極による電圧上昇が生じる。

【００７５】特に、図９に示すように、バッテリの放電
時に生じる放電側分極に含まれる、電極の表面上で酸化
還元反応を進行させるための活性化分極や、物質移動の
結果として電極表面と溶液バルクとの間に生じた反応物
や生成物の濃度差による濃度分極は、放電電流の増減に
対して多少遅れて反応するため、放電電流の値に比例す
るような直線的相関を示さない。

【００７６】そのため、上述したように、バッテリの充
電状態ＳＯＣを求めるために、放電時に測定できないバ
ッテリの開回路電圧に代わって推定電圧Ｖｎを求める場
合、その前段階として、端子電圧と放電電流とを放電中
に測定してバッテリの電圧−電流特性を求めると、その
端子電圧が放電時の分極による電圧降下を含んでいるこ
とから、求めたバッテリの電圧−電流特性やその電圧−
電流特性から推定した推定電圧Ｖｎが、バッテリの充電
状態ＳＯＣだけでなく分極による電圧降下を反映したも
のとなってしまい、よって、この推定電圧Ｖｎをそのま
ま用いたのでは、バッテリの充電状態ＳＯＣを正確に求
めることができない。

【００７７】そこで、放電時に測定できるバッテリの端
子電圧と放電電流との相関から求められる、バッテリの
定負荷放電状態における推定上の端子電圧である推定電
圧を用いて、バッテリの充電状態を求める。このとき、
推定電圧を求めるのに用いた放電中のバッテリの端子電
圧が、前回の充電や放電による電圧上昇や電圧降下の完
全に解消していないものである場合であっても、バッテ
リの充電状態を正確に測定することができれば、この時
点で、測定したバッテリの充電状態を、それまで積算方
式によって求めたバッテリの充電状態に代えて利用する
ことによって、長期間にわたって連続的に積算して大き
な誤差が累積しないようにできるとともに、バッテリの
個体差や劣化の進行度合い等によって変化する充電容量
を正確に割り出して、バッテリの充電状態をより正確に
測定できるようになる。したがって、このようなことを
可能にした車両用バッテリ充電状態測定方法及び装置の
具体的な実施の形態を、図２に戻って以下説明する。

【００７８】図２は本発明の車両用バッテリ充電状態測
定方法を適用した本発明の一実施形態に係る車両用バッ
テリ充電状態測定装置の概略構成を一部ブロックにて示
す説明図であり、図中符号１で示す本実施形態の車両用
バッテリ充電状態測定装置は、エンジン３に加えてモー
タジェネレータ５を有するハイブリッド車両に搭載され
ている。

【００７９】そして、このハイブリッド車両は、通常時
はエンジン３の出力のみをドライブシャフト７からディ
ファレンシャルケース９を介して車輪１１に伝達して走
行させ、高負荷時には、バッテリ１３からの電力により
モータジェネレータ５をモータとして機能させて、エン
ジン３の出力に加えてモータジェネレータ５の出力をド
ライブシャフト７から車輪１１に伝達し、アシスト走行
を行わせるように構成されている。

【００８０】また、このハイブリッド車両は、減速時や
制動時にモータジェネレータ５をジェネレータ（発電
機）として機能させ、運動エネルギを電気エネルギに変
換してバッテリ１３を充電させるように構成されてい
る。

【００８１】なお、モータジェネレータ５はさらに、図
示しないスタータスイッチのオンに伴うエンジン３の始
動時に、エンジン３のフライホイールを強制的に回転さ
せるセルモータとして用いられるが、その場合にモータ
ジェネレータ５には、短時間に大きな電流が流される。
この電流はラッシュ電流と呼ばれるもので、このときモ
ータジェネレータ５は、ハイブリッド車両に搭載された
他の電動負荷が同時に複数動作している定常状態よりも
多くの電力を単独で消費する。

【００８２】ちなみに、本実施形態のハイブリッド車両
においては、スタータスイッチはオフであるものの、図
示しないアクセサリスイッチやイグニッションスイッチ
とか、モータジェネレータ５以外の電装品（負荷）のス
イッチ（図示せず。）がオンであるために、エアコン、
オーディオ機器、パワーウィンド、ヘッドライト、並び
に、ルームランプ（いずれも図示せず。）等が定常作動
している場合、バッテリ１３から流れる放電電流は、そ
れらの電装品が同時に複数作動していても例えば３５Ａ
（アンペア）に満たない。

【００８３】逆に、アクセサリスイッチがオンされ、そ
の上でスタータスイッチがオンされて、エンジン３を始
動させるためにモータジェネレータ５をセルモータとし
て作動させる際には、例え他の電装品が何も作動してい
なくても、例えば２５０Ａ（アンペア）に達するラッシ
ュ電流がバッテリ９から瞬時的に流れる。同様のこと
は、パワーウインドスイッチやライティングスイッチの
オン操作によって、比較的大きな負荷であるパワーウイ
ンドやヘッドライトの起動時やオン時にも、セルモータ
として用いられるモータジェネレータ５と同じとはなら
ないが、モータジェネレータ５に流れるものに近い大き
なラッシュ電流が瞬時的に流れる。

【００８４】したがって、本実施形態の車両用バッテリ
充電状態測定装置１においては、バッテリ１３の放電電
流が目標電流値＝３５Ａ（下限）から最大電流値＝２５
０Ａ（上限）までの間にあるかどうかが、モータジェネ
レータ５をセルモータとして作動させるための定負荷放
電が行われていること、及び、この定負荷放電に類似し
た負荷放電が行われていることを見分けるための目安と
なる。

【００８５】なお、スタータスイッチのオンによりモー
タジェネレータ５によってエンジン３が始動されると、
イグニッションキー（図示せず。）の操作解除に伴っ
て、スタータスイッチがオフになってイグニッションス
イッチやアクセサリスイッチのオン状態に移行する。ま
た、イグニッションスイッチやアクセサリスイッチのオ
ン状態において、パワーウインドスイッチやライティン
グスイッチのオンによりパワーウインドやヘッドライト
が起動されたりオンされると、これに伴ってモータジェ
ネレータ５に流れるものに近い大きなラッシュ電流がパ
ワーウインドやヘッドライトに瞬時的に流れた後、バッ
テリ１３から流れる放電電流は、例えば３５Ａ（アンペ
ア）に満たない定常電流に移行する。

【００８６】話を構成の説明に戻すと、本実施形態の車
両用バッテリ充電状態測定装置１は、上述したバッテリ
１３の充電状態を測定するもので、アシスト走行用のモ
ータやセルモータとして機能するモータジェネレータ５
等、電装品に対するバッテリ１３の放電電流Ｉや、ジェ
ネレータとして機能するモータジェネレータ５からのバ
ッテリ１３に対する充電電流を測定する電流センサ１５
と、バッテリ１３に並列接続した無限大抵抗を有し、バ
ッテリ１３の端子電圧Ｖを測定する電圧センサ１７とを
備えている。

【００８７】また、本実施形態の車両用バッテリ充電状
態測定装置１は、上述した電流センサ１５及び電圧セン
サ１７の出力をインタフェース回路（以下、「Ｉ／Ｆ」
と略記する。）２１におけるＡ／Ｄ変換後に取り込むマ
イクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記す
る。）２３と、このマイコン２３に接続された不揮発性
メモリ（以下、「ＮＶＭ」と略記する。）２５，２７と
をさらに備えている。

【００８８】そして、前記マイコン２３は、ＣＰＵ２３
ａ、ＲＡＭ２３ｂ、及び、ＲＯＭ２３ｃを有しており、
このうち、ＣＰＵ２３ａには、ＲＡＭ２３ｂ及びＲＯＭ
２３ｃの他、前記Ｉ／Ｆ２１及びＮＶＭ２５が各々接続
されており、また、上述した図示しないスタータスイッ
チ、イグニッションスイッチやアクセサリスイッチ、モ
ータジェネレータ５以外の電装品（負荷）のスイッチ、
例えばパワーウインドスイッチやライティングスイッチ
等が、さらに接続されている。

【００８９】前記ＲＡＭ２３ｂは、各種データ記憶用の
データエリア及び各種処理作業に用いるワークエリアを
有しており、前記ＲＯＭ２３ｃには、ＣＰＵ２３ａに各
種処理動作を行わせるための制御プログラムが格納され
ている。

【００９０】前記ＮＶＭ２５には、充電容量の変化に応
じて変化する前記バッテリ１３の平衡状態、即ち、充放
電時の分極による電圧上昇や電圧降下が完全に解消して
残っていない状態における端子電圧Ｖが、バッテリ１３
の開回路電圧ＯＣＶとして格納、記憶される。

【００９１】なお、ハイブリッド車両が製造された当初
の時点では、実装時に別途計測されたバッテリ１３の端
子電圧Ｖが、開回路電圧ＯＣＶとしてＮＶＭ２５に予め
格納、記憶されている。

【００９２】前記ＮＶＭ２７（残存電圧降下値記憶手段
に相当）には、図示しないイグニッションスイッチのオ
ンに伴って、モータジェネレータ５によりエンジン３を
始動させるためにバッテリ１３が瞬時的に定負荷放電を
行った際に、その定負荷放電中に電流センサ１５や電圧
センサ１７により測定されたバッテリ１３の端子電圧Ｖ
と放電電流Ｉとの相関を基にして、後述する処理によっ
て推定される、定負荷放電状態における推定上の端子電
圧Ｖである推定電圧Ｖｎを、ＮＶＭ２５に格納、記憶さ
れているバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶから差し引い
た、バッテリ１３の放電終了時における残存分極の影響
による残存電圧降下量である残存電圧降下値ｅ₀ が、格
納、記憶される。

【００９３】なお、上述した電流センサ１５及び電圧セ
ンサ１７の出力である電流値及び電圧値は、短い周期で
高速にサンプリングされてＩ／Ｆ２１を介して常時マイ
コン２３のＣＰＵ２３ａに取り込まれ、取り込まれた電
流値及び電圧値は前記ＲＡＭ２３ｂのデータエリア（測
定電圧・電流記憶手段に相当）に所定期間前のものから
最新のものまでの分、格納、記憶される。この記憶され
たデータは、電流積算を行ったり、充電状態に応じたバ
ッテリの電圧−電流特性を求めるために利用される。

【００９４】次に、前記ＲＯＭ２３ｃに格納された制御
プログラムに従いＣＰＵ２３ａが行う処理を、図１０〜
図１２のフローチャートを参照して説明する。

【００９５】バッテリ１３からの給電を受けてマイコン
２３が起動しプログラムがスタートすると、ＣＰＵ２３
ａは、まず、初期設定を実行する（ステップＳ１）。

【００９６】このステップＳ１における初期設定では、
ＲＡＭ２３ｂのワークエリアに設けられたフラグエリア
のフラグのリセットやタイマエリアのゼロリセット等を
行う。

【００９７】ステップＳ１の初期設定が済んだならば、
次に、ＣＰＵ２３ａは、電流センサ１５の測定したバッ
テリ１３の放電電流Ｉと電圧センサ１７の測定したバッ
テリ１３の端子電圧ＶとのＡ／Ｄ変換値を対にしてＩ／
Ｆ２１を介して読み込み、読み込んだ実データの最新の
ものを、所定時間分、ＲＡＭ２３ｂのデータエリアに格
納、記憶して収集する実データ収集処理を実行する（ス
テップＳ２）。このステップＳ２における実データ収集
処理は常に継続的に行う。

【００９８】その後、ステップＳ３及びステップＳ４に
おいて後述するフラグＦ１及びＦ２がそれぞれ「１」で
あるか否かを判定する。フラグＦ１及びＦ２がともに
「１」でないとき（ステップＳ３のＮ、ステップＳ４の
Ｎ）には、続いて何れかのスイッチがオフからオンにな
っているかを判断する（ステップＳ５）。何れかのスイ
ッチがオフからオンしたとき（ステップＳ５のＹ）に
は、そのスイッチが定負荷であるセルモータに対する放
電を開始させるスタータスイッチ（ＳＴＳＷ）であるか
どうかを判断する（ステップＳ６）。オフからオンされ
たスイッチがＳＴＳＷでないとき（ステップＳ６のＮ）
には、次に、定負荷であるセルモータと近似した大きな
ラッシュ電流を流す他の負荷であるパワーウインドモー
タやヘッドライトに対する放電を開始させるパワーウイ
ンドスイッチやライティングスイッチ等の大電流スイッ
チ（ＬＩＳＷ）がオンされたかどうかを判断する（ステ
ップＳ７）。

【００９９】オフからオンされたスイッチがＳＴＳＷ及
びＬＩＳＷの何れでもないとき（ステップＳ６のＮ、ス
テップＳ７のＮ）には、これらのスイッチ以外のスイッ
チがオンされたとして、上述したステップＳ２で収集し
たバッテリの充電電流及び放電電流を用いて電流積算処
理を行う（ステップＳ８）。すなわち、ステップＳ８の
電流積算処理では、測定した充電電流のバッテリの現在
の充電状態に対する加算と、放電電流のバッテリの現在
の充電状態からの減算とをそれぞれ行ってバッテリの充
電状態を測定する積算式の充電状態測定を実行する。

【０１００】ステップＳ８において積算式の充電状態測
定を行った後はイグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）及
びアクセサリスイッチ（ＡＣＣＳＷ）がオフになってい
るかどうかを判断し（ステップＳ９）、ＩＧＳＷ及びＡ
ＣＣＳＷがオフになっていなければ（ステップＳ９の
Ｎ）、そのままステップＳ２の実データ収集処理を継続
的に行う。これに対し、ＩＧＳＷ及びＡＣＣＳＷがオフ
になっていれば（ステップＳ９のＹ）、タイマＴをクリ
アして（ステップＳ１０）からステップＳ２の実データ
収集処理を継続的に行う。タイマＴは、後述するよう
に、ＩＧＳＷ及びＡＣＣＳＷがオフしてからの時間を計
時するためのもので、充放電によって発生した最大の分
極が例えば２４時間の所定時間Ｔｈを経過することによ
って解消することに着目し、このタイマＴの計時時間Ｔ
がＴｈ以上であるかどうかによって分極の解消を判断す
るために利用される。

【０１０１】ＳＴＳＷがオフからオンすると（ステップ
Ｓ６のＹ）、次にタイマＴの計時した時間が所定時間Ｔ
ｈ以上であるかどうかを判断し（ステップＳ１１）、タ
イマＴの計時した時間が所定時間Ｔｈを経過していると
き（ステップＳ１１のＹ）には、ステップＳ２で収集し
てある実データからＳＴＳＷがオフからオンになる直前
のバッテリ端子電圧である開回路電圧ＯＣＶを抽出し、
これをＮＶＭ２５に格納、記憶し、この記憶したＯＣＶ
に基づいて残存容量を演算し、この演算した残存容量を
用いて現在の充電状態を更新して設定する充電状態更新
設定処理を行う（ステップＳ１２）。すなわち、ステッ
プＳ１２の充電状態更新設定処理では、平衡状態のバッ
テリによる定負荷であるセルモータへの放電時に、測定
した放電の開始前のバッテリの端子電圧である開回路電
圧に基づいてバッテリの残存容量を演算して、この演算
により求めた残存容量を用いて現在の充電状態を更新し
て設定する。

【０１０２】バッテリの残存容量の演算は、具体的に
は、ステップＳ１２で記憶したＯＣＶを、 ＳＯＣ＝｛（ＯＣＶ−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）｝×１００（％） 又は、 ＳＯＣ＝｛〔（ＯＣＶ＋Ｖｅ）／２〕 ×〔（ＯＣＶ−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）〕×Ａｈ｝ ／｛〔（Ｖｓ＋Ｖｅ）／２〕×Ａｈ｝×１００（％） ＝｛（ＯＣＶ² −Ｖｅ² ）／（Ｖｓ² −Ｖｅ² ）｝×１００（％） （但し、Ｖｓは満充電時の開回路電圧、Ｖｅは放電終止
時の開回路電圧）のいずれかの式に代入して、バッテリ
１３の充電状態ＳＯＣを求める。

【０１０３】その後、平衡状態のバッテリによる定負荷
への放電時に、放電の初期の段階で放電電流が所定値を
越えて増大した後該所定値以下に減少している期間中
に、それぞれ周期的に測定したバッテリの端子電圧と放
電電流とからこれらの端子電圧と放電電流との相関を示
す、放電電流が減少している期間の電圧−電流（Ｖ−
Ｉ）特性を同定するＶ−Ｉ特性決定処理を後述するステ
ップＳ１５において行うために必要な実データが収集さ
れているかどうかを判断し（ステップＳ１３）、必要な
データが収集されていないとき（ステップＳ１３のＮ）
には、フラグＦ１を「１」にしてから（ステップＳ１
４）、ステップＳ９或いはステップＳ１０を経て上述の
ステップＳ２に戻る。ステップＳ１４においてフラグＦ
１を「１」にした後は、ステップＳ３の判定がＹＥＳに
なるので、ステップＳ４〜ステップＳ１２の処理を飛ば
してステップＳ１３に進み、ステップＳ１３の判定がＹ
ＥＳになるまで、すなわち、必要な実データが収集され
るまで、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ１
３、ステップＳ１４、ステップＳ９或いはステップＳ１
０が繰り返される。

【０１０４】Ｖ−Ｉ特性を同定するために必要な実デー
タが収集されているとき（ステップＳ１３のＹ）には、
収集されている実データを用いてＶ−Ｉ特性を示す近似
式を同定するＶ−Ｉ特性決定処理を行う（ステップＳ１
５）。このステップＳ１５のＶ−Ｉ特性決定処理では、
具体的には、以下のような処理を行う。

【０１０５】すなわち、バッテリの放電電流Ｉが３５Ａ
（アンペア）まで低下した場合は、それまでの間に収集
したバッテリの端子電圧Ｖと放電電流ＩとのＡ／Ｄ変換
値を利用し、そのデータの相関性を確認するための相関
係数ｒを算出してその値が−０．９≧ｒ≧−１．０の許
容範囲内にあるか否かを確認し、相関係数ｒが許容範囲
内にあって相関がＯＫである場合は、電流センサ１５の
検出したバッテリ１３の放電電流Ｉと電圧センサ１７の
検出したバッテリ１３の端子電圧ＶとのＡ／Ｄ変換値の
対に、最小二乗法を適用して、直線的なＶ−Ｉ特性式Ｖ
＝ａＩ＋ｂを割り出す。

【０１０６】次に、定電流放電における推定電圧Ｖｎが
バッテリ１３の容量に対して直線的な特性を示すように
なる仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を、上記割
り出した電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代入して、推
定電圧Ｖｎを推定する（ステップＳ１６）。続いて、ス
テップＳ１２においてＮＶＭ２５に格納、記憶されてい
るＯＣＶからステップＳ１６で推定した推定電圧Ｖｎを
差し引いて残存電圧降下値ｅ₀ を求め（ステップＳ１
７）、ＮＶＭ２７に格納、記憶されている残存電圧降下
値ｅ₀ をステップＳ１７で求めた残存電圧降下値ｅ₀ に
更新する（ステップＳ１８）。残存電圧降下値ｅ₀ の更
新後は、上記ステップＳ１４において「１」にしたフラ
グＦ１を「０」にし（ステップＳ１９）てから上記ステ
ップＳ９或いはステップＳ１０を経てステップＳ２に戻
り、実データの収集を継続する。

【０１０７】上記ステップＳ７の判定がＹＥＳのとき、
すなわち、定負荷であるセルモータと近似したラッシュ
電流を流す他の負荷であるパワーウインドモータやヘッ
ドライトに対する放電を開始させるパワーウインドスイ
ッチやライティングスイッチ等のＬＩＳＷがオフからオ
ンされたとき、或いは、ステップＳ１１の判定がＮＯの
とき、すなわち、タイマＴの計時した時間が所定時間Ｔ
ｈ以上でなく分極が解消していないときには、ステップ
Ｓ２０に進んで、放電電流が減少しているときのＶ−Ｉ
特性決定処理を後述するステップＳ２２において行うた
めに必要な実データが収集されているかどうかを判断し
（ステップＳ２０）、必要なデータが収集されていない
とき（ステップＳ２０のＮ）には、フラグＦ２を「１」
にしてから（ステップＳ２１）、上記ステップＳ９或い
はステップＳ１０を経てステップＳ２に戻り、実データ
の収集を継続する。

【０１０８】ステップＳ２０の判定がＹＥＳのとき、す
なわち、ステップＳ２２においてＶ−Ｉ特性決定処理を
行うために必要な実データが収集されているときには、
放電電流が減少している期間の電圧−電流（Ｖ−Ｉ）特
性を同定するＶ−Ｉ特性決定処理を行う（ステップＳ２
２）。上述したステップＳ１６と同様にして、定電流放
電における推定電圧Ｖｎがバッテリ１３の容量に対して
直線的な特性を示すようになる仮想電流値Ｉｓ＝−１０
Ａ（アンペア）を、上記ステップＳ２２で割り出したＶ
−Ｉ特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代入して、推定電圧Ｖｎを推
定する（ステップＳ２３）。次に、上記ステップＳ２３
で取得した推定電圧ＶｎにＮＶＭ２７に格納、記憶され
ている残存電圧降下値ｅ₀ を加算して推定開回路電圧Ｏ
ＣＶ´を求め（ステップＳ２４）、この推定開回路電圧
ＯＣＶ′に基づいてバッテリの残存容量を演算して、こ
の演算により求めた残存容量を用いて現在の充電状態を
更新して設定する（ステップＳ２５）。

【０１０９】バッテリの残存容量の演算は、具体的に
は、ステップＳ２４で求めた推定開回路電圧ＯＣＶ´
を、電圧比による算出式、 ＳＯＣ＝｛（ＯＣＶ´−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）｝×１００（％） 又は、電力比による算出式、 ＳＯＣ＝｛〔（ＯＣＶ´＋Ｖｅ）／２〕 ×〔（ＯＣＶ´−Ｖｅ）／（Ｖｓ−Ｖｅ）〕×Ａｈ｝ ／｛〔（Ｖｓ＋Ｖｅ）／２〕×Ａｈ｝×１００（％） ＝｛（ＯＣＶ² ´−Ｖｅ² ）／（Ｖｓ² −Ｖｅ² ）｝×１００（％） （但し、Ｖｓは満充電時の開回路電圧、Ｖｅは放電終止
時の開回路電圧）のいずれかの式に代入して、バッテリ
１３の充電状態ＳＯＣを求める。

【０１１０】そして、現在の残存容量の更新後は、上記
ステップＳ２１において「１」にしたフラグＦ２を
「０」にし（ステップＳ２６）てから上記ステップＳ９
或いはステップＳ１０を経てステップＳ２に戻り、実デ
ータの収集を継続するとともに、上述した処理を繰り返
す。なお、、バッテリ１３からの給電が断たれた場合
は、図示しない終了処理を行った後一連の処理を停止す
る。

【０１１１】以上の説明からも明らかなように、本実施
形態の車両用バッテリ充電状態測定装置１では、電流セ
ンサ１５及び電圧センサ１７と図１０中ののフローチャ
ートにおけるステップＳ２の処理とが、請求項中の電流
測定手段２３ａ−１及び電圧測定手段２３ａ−３を構成
し、図１０中のステップＳ８が、請求項中の積算式充電
状態測定手段２３ａ−２に対応する処理となっていると
共に、図１１中のステップＳ１５及びＳ２２の各々が、
請求項中の電圧−電流特性決定手段２３ａ−４に対応す
る処理となっている。

【０１１２】また、本実施形態の車両用バッテリ充電状
態測定装置１では、図１０中のフローチャートにおける
ステップＳ１２が、請求項中の第１の充電状態更新設定
手段２３ａ−５に対応する処理となっており、図１２中
のステップＳ２５が、請求項中の第２の充電状態更新設
定手段２３ａ−７に対応する処理となっている。

【０１１３】さらに、本実施形態の車両用バッテリ充電
状態測定装置１では、ＮＶＭ２７と、図１１中のステッ
プＳ１８とにより、請求項中の残存電圧降下値記憶手段
２３ａ−６が構成されている。

【０１１４】また、本実施形態の車両用バッテリ充電状
態測定装置１では、バッテリ１３の放電電流Ｉに関し
て、２５０Ａ（アンペア）が請求項中の所定値に相当し
ている。

【０１１５】次に、上述のように構成された本実施形態
の車両用バッテリ充電状態測定装置１の動作（作用）に
ついて説明する。

【０１１６】まず、モータジェネレータ５がジェネレー
タとして機能するように作動していて、それに伴いバッ
テリ１３が充電を行っている状態では、平衡状態のバッ
テリの端子電圧である開回路電圧は測定できないので、
ＮＶＭ２５に格納、記憶されている開回路電圧ＯＣＶの
更新は勿論のこと、ＮＶＭ２７に格納、記憶されている
残存電圧降下値ｅ₀ の更新も行われず、また、推定電圧
Ｖｎの推定とこれを用いた充電状態ＳＯＣの演算、更新
も行われない。

【０１１７】次に、スタータスイッチのオンに伴って、
ハイブリッド車両のモータジェネレータ５がセルモータ
として機能するように作動し、これに伴いバッテリ１３
が所定値例えば２５０Ａ（アンペア）を超える定負荷放
電を行うと、その放電におけるバッテリ１３の放電電流
Ｉが通常使用される定常電流値例えば３５Ａ（アンペ
ア）に低下するまでの間、電流センサ１５及び電圧セン
サ１７により検出されたバッテリ１３の放電電流Ｉ及び
端子電圧Ｖが、対となって周期的に収集され、一定の相
関関係を満たすものであった場合には、これらに最小二
乗法を適用して、バッテリ１３の直線的な電圧−電流特
性式Ｖ＝ａＩ＋ｂが割り出され、定電流放電における推
定電圧Ｖｎがバッテリ１３の容量に対して直線的な特性
を示すようになる仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペ
ア）を、この電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代入する
ことで、充電状態にのみ依存する平衡状態の開回路電圧
に相当する推定電圧Ｖｎが推定される。

【０１１８】そして、ＮＶＭ２７に格納、記憶されてい
る残存電圧降下値ｅ₀ を、先に推定された推定電圧Ｖｎ
に加算することで、補正後推定電圧Ｖｎ´が求められ、
この補正後推定電圧Ｖｎ´を、電圧比又は電力比のいず
れかの算出式に代入することで、バッテリ１３の充電状
態ＳＯＣが演算されて、その結果が、現在の充電状態を
正確な値に更新して設定し直すために利用される。

【０１１９】この場合、推定電圧Ｖｎを推定するのに用
いるバッテリ１３の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求
めるために、対となって周期的に収集される、バッテリ
１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖが、２５０Ａ（アンペ
ア）という、ハイブリッド車両における最大の負荷であ
るセルモータとして機能させるモータジェネレータ５に
対する放電の際に収集されたものであり、しかも、他の
負荷に複数同時にバッテリ１３の電力が供給されていて
も到達しない３５Ａ（アンペア）を超える放電電流Ｉが
流れている状態で収集されたものである。

【０１２０】このため、モータジェネレータ５以外の負
荷にバッテリ１３の電力が同時に供給されていて、それ
による放電側分極による電圧降下が生じていても、モー
タジェネレータ５に対する放電の終了時における残存分
極の影響による残存電圧降下量として求められた残存電
圧降下値ｅ₀ を、推定した推定電圧Ｖｎに加算すること
で、バッテリ１３の実際の充電状態ＳＯＣを正確に演算
することができる。

【０１２１】なお、セルモータとして機能させるモータ
ジェネレータ５からなる定負荷以外の、放電の開始時に
２５０Ａ（アンペア）という所定値を越えて増大した後
所定値以下に急激に減少するラッシュ電流が流れる他の
負荷、例えば、点灯時にラッシュ電流の流れるヘッドラ
ンプであっても、定負荷についての上述の考え方が適用
できる。走行用動力源としてのエンジンを補助するため
モータジェネレータ５を車両が補助駆動源として使用し
たとき、駆動時に流れるラッシュ電流が所定値を越えて
増大した後所定値以下に急激に減少する場合には、定負
荷についての上述の考え方が適用できる。したがって、
少なくともヘッドランプの点灯又は駆動モータの駆動時
毎にも、現在の充電状態が正確な値に更新されて設定し
直されるようになる。

【０１２２】また、本実施形態の車両用バッテリ充電状
態測定装置１では、スタータスイッチのオンに伴って、
バッテリ１３が２５０Ａ（アンペア）を超える定負荷放
電を開始する前の段階で、最大分極発生状態からの分極
解消に必要な所定時間Ｔｈを超えて、バッテリ１３が充
放電を行っていないと、前回にバッテリ１３が充放電を
行った際に発生した分極による電圧変動（電圧上昇又は
電圧降下）が完全に解消して平衡状態となっているもの
として、ＮＶＭ２５に格納、記憶されているバッテリ１
３の開回路電圧ＯＣＶが、この時点で検出されたバッテ
リ１３の端子電圧Ｖに更新される。

【０１２３】このため、バッテリ１３の容量変化によっ
て開回路電圧ＯＣＶが変動しても、バッテリ１３が平衡
状態となる毎に、ＮＶＭ２５に格納、記憶される開回路
電圧ＯＣＶを最新の値に更新して、バッテリ１３の充電
状態ＳＯＣの演算精度を高く維持することができる。

【０１２４】同様に、本実施形態の車両用バッテリ充電
状態測定装置１では、セルモータとして機能させるモー
タジェネレータ５に対するバッテリ１３の放電が、バッ
テリ１３が平衡状態にある状況から行われると、ＮＶＭ
２７に格納、記憶されているバッテリ１３の残存電圧降
下値ｅ₀ が、放電開始前に更新されたＮＶＭ２５の開回
路電圧ＯＣＶから、放電後に推定された推定電圧Ｖｎを
差し引いた、最新の残存電圧降下値ｅ₀ に更新される。

【０１２５】このため、バッテリ１３の状態変化に伴っ
て残存電圧降下値ｅ₀ が変動しても、バッテリ１３が平
衡状態となる毎に、ＮＶＭ２７に格納、記憶される残存
電圧降下値ｅ₀ を最新の値に更新して、バッテリ１３の
充電状態ＳＯＣの演算精度を高く維持することができ
る。

【０１２６】また、推定電圧Ｖｎを推定するのに用いる
バッテリ１３の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを求める
ために、バッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖを対
にして周期的に収集する期間は、本実施形態の車両用バ
ッテリ充電状態測定装置１のように、バッテリ１３が２
５０Ａ（アンペア）を超える定負荷放電を行った場合、
その放電電流Ｉが２５０Ａ（アンペア）から３５Ａ（ア
ンペア）に減少する間に限らなくても良い。

【０１２７】しかし、一般にバッテリ１３の放電時にお
ける電圧−電流特性は、図１３のグラフに示すように、
放電電流Ｉの増加時と減少時とで異なり、実際にバッテ
リ１３が２５０Ａ（アンペア）を超える定負荷放電を行
った場合の放電電流Ｉと端子電圧Ｖとを測定してみる
と、図１４のグラフに示すように、放電によりバッテリ
１３に発生した分極による電圧降下が放電電流Ｉの減少
に伴って解消するペースが、放電電流Ｉの増加に伴う発
生のペースに対して遅れることから、放電電流Ｉの増加
時よりも減少時の方が放電電流Ｉに対して端子電圧Ｖが
低くなる。

【０１２８】しかも、前回の充放電による電圧上昇や電
圧降下が残った状態でバッテリ１３の放電が開始される
と、図１５のグラフに一般的な傾向を示すように、放電
電流Ｉの増加中における電圧−電流特性が、先に図１３
のグラフを参照して説明した、平衡状態から放電を開始
した場合の放電電流Ｉの増加中における電圧−電流特性
とは異なってしまう。

【０１２９】したがって、放電電流Ｉの増加中と減少中
とでバッテリ１３の電圧−電流特性が同じ特性となら
ず、しかも、放電電流Ｉの増加中における電圧−電流特
性については、放電の開始前のバッテリ１３が平衡状態
にあったか否かによっても異なることを考慮すると、本
実施形態の車両用バッテリ充電状態測定装置１のよう
に、放電電流Ｉが減少している間に限って周期的に収集
したバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端子電圧Ｖのみを用
いて、バッテリ１３の電圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂを
求めるようにしている。

【０１３０】そして、本実施形態の車両用バッテリ充電
状態測定装置１では、ＮＶＭ２５に格納、記憶されてい
るバッテリ１３の開回路電圧ＯＣＶが、図１３中の放電
電流Ｉの増加中における電圧−電流特性線の、放電電流
Ｉ＝０Ａ（アンペア）上の点を示すことになり、放電電
流Ｉが２５０Ａ（アンペア）から３５Ａ（アンペア）に
減少する間に収集したバッテリ１３の放電電流Ｉ及び端
子電圧Ｖのみを用いて求めた、バッテリ１３の電圧−電
流特性から推定される推定電圧Ｖｎが、図１３中の放電
電流Ｉの減少中における電圧−電流特性線の、仮想電流
値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）上の点を示すことにな
る。

【０１３１】なお、本実施形態の車両用バッテリ充電状
態測定装置１では、平衡状態又は非平衡状態のバッテリ
からの定負荷又は他の負荷への放電時に、これに伴いバ
ッテリ１３が所定値例えば２５０Ａ（アンペア）を超え
た後通常使用される定常電流値例えば３５Ａ（アンペ
ア）に低下するまでの間、電流センサ１５及び電圧セン
サ１７により検出されたバッテリ１３の放電電流Ｉ及び
端子電圧Ｖを、対にして周期的に収集し、一定の相関関
係を満たすものであった場合には、これらに最小二乗法
を適用して、バッテリ１３の直線的な電圧−電流特性式
Ｖ＝ａＩ＋ｂを割り出し、放電における推定電圧Ｖｎが
バッテリ１３の容量に対して直線的な特性を示すように
なる仮想電流値Ｉｓ＝−１０Ａ（アンペア）を、この電
圧−電流特性式Ｖ＝ａＩ＋ｂに代入することで、充電状
態にのみ依存する平衡状態の開回路電圧に相当する推定
電圧Ｖｎを推定しているが、バッテリ１３の電圧−電流
特性を一次式でなく二次式に近似して割り出した方が、
より精度の高い推定電圧を求めることができるようにな
る。

【０１３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は６記
載の発明によれば、電流積算方式によってバッテリの充
電状態を測定するものであって、車両の走行中のように
充放電電流の変化する中で、測定した充放電電流を加算
及び減算することでバッテリの充電状態を測定でき、し
かも、平衡状態のバッテリによる定負荷への放電時毎
に、電流積算方式によって求めた充電状態に累積する誤
差を解消でき、また、平衡状態のバッテリによる定負荷
への放電時に、放電時の初期段階の放電終了時における
残存分極の影響による残存電圧降下量である残存電圧降
下値として予め求めておき、この残存電圧降下値を、非
平衡状態のバッテリによる定負荷への放電毎に、測定し
たバッテリの端子電圧と放電電流とから求めた電圧−電
流特性を用いて推定したバッテリの現在の推定電圧に加
算して推定の開回路電圧を求め、この推定開回路電圧に
基づいてバッテリの残存容量を演算し、この演算により
求めた残存容量を用いて現在の充電状態を更新して設定
することにより、非平衡状態であっても現在の充電状態
が正確な値に更新されて設定されるようになり、それ以
前に電流積算方式によって求めた充電状態に累積してい
た誤差を解消できるので、バッテリの個体差や劣化の進
行度合い等によって変化する充電状態を正確に割り出し
積算すべき元々のバッテリの充電状態をより正確に測定
できるようにして、バッテリの充電状態をより正確に測
定できるようにした車両用バッテリ充電状態測定方法及
び装置を提供することができる。

【０１３３】上述した請求項２又は７記載の構成によれ
ば、エンジンの始動時毎に、現在の充電状態が正確な値
に更新されて設定されるようになり、それ以前に電流積
算方式によって求めた充電状態に累積していた誤差を解
消できる車両用バッテリ充電状態測定方法及び装置を提
供することができる。

【０１３４】上述した請求項３又は８記載の構成によれ
ば、非平衡状態であって、しかも、定負荷に対する放電
でなくても、定負荷と同様に放電の初期の段階で放電電
流が所定値を越えて増大した後該所定値以下に減少する
他の負荷に対する放電毎に、現在の充電状態が正確な値
に更新されて設定されるようになり、それ以前に電流積
算方式によって求めた充電状態に累積していた誤差を解
消できるので、充放電電流を長期間にわたって連続的に
積算することによる大きな累積誤差の発生を生じ難くし
て、バッテリの充電状態をより正確に測定できるように
した車両用バッテリ充電状態測定方法及び装置を提供す
ることができる。

【０１３５】上述した請求項４又は９記載の構成によれ
ば、少なくともヘッドランプの点灯又は駆動モータの駆
動時毎にも、現在の充電状態が正確な値に更新されて設
定されるようになり、それ以前に電流積算方式によって
求めた充電状態に累積していた誤差を解消できる車両用
バッテリ充電状態測定方法及び装置を提供することがで
きる。

【０１３６】上述した請求項５又は１０記載の構成によ
れば、周期的に測定したバッテリの端子電圧と放電電流
とを最新の所定時間分収集して格納、記憶して用い、所
定値から減少している間の電圧−電流特性を求ているの
で、電圧−電流特性を求めるための処理を任意時点で行
え、処理速度を上げなくても実施可能な車両用バッテリ
充電状態測定方法及び装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用バッテリ充電状態測定装置の基
本構成図である。

【図２】本発明の車両用バッテリ充電状態測定方法を適
用した本発明の一実施形態に係る車両用バッテリ充電状
態測定装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図で
ある。

【図３】バッテリの定電流放電における端子電圧と放電
時間との相関を示すグラフである。

【図４】バッテリの定電流放電中にサンプリングした所
定数の端子電圧及び放電電流の組と、これらに最小二乗
法を適用して得られる直線的な電圧−電流特性式との関
係を模式的に示すグラフである。

【図５】図４に示す電圧−電流特性から推定した推定電
圧により得られる複数の定電流放電特性を示すグラフで
ある。

【図６】図４に示す電圧−電流特性から推定した推定電
圧により得られる複数の仮想上の定電流放電特性を示す
グラフである。

【図７】各容量に応じたバッテリの電圧−電流特性を同
一平面上に展開したグラフである。

【図８】図６のグラフにおいて直線的特性を示す仮想上
の放電電流値におけるバッテリの容量と図４に示す電圧
−電流特性から推定した推定電圧との関係を示すグラフ
である。

【図９】バッテリの放電中に発生する電圧降下の内容を
示すグラフである。

【図１０】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納
された制御プログラムに従いＣＰＵが行う処理の一部を
示すフローチャートである。

【図１１】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納
された制御プログラムに従いＣＰＵが行う処理の他の一
部を示すフローチャートである。

【図１２】図２のマイクロコンピュータのＲＯＭに格納
された制御プログラムに従いＣＰＵが行う処理のさらに
他の一部を示すフローチャートである。

【図１３】平衡状態のバッテリが行う定負荷放電におけ
る放電電流の増加時と減少時との一般的な電圧−電流特
性差を示すグラフである。

【図１４】図２のバッテリが平衡状態から行った２５０
Ａの定負荷放電における放電電流の増加時と減少時との
電圧−電流特性差を示すグラフである。

【図１５】平衡状態でないバッテリが行う定負荷放電に
おける放電電流の増加時と減少時との一般的な電圧−電
流特性差を示すグラフである。

【符号の説明】

５ 定負荷（セルモータ） １３ バッテリ ２３ａ−１ 電流測定手段 ２３ａ−２ 積算式充電状態測定手段 ２３ａ−３ 電圧測定手段 ２３ａ−４ 電圧−電流特性決定手段 ２３ａ−５ 第１の充電状態更新設定手段 ２３ａ−６ 残存電圧降下値記憶手段 ２３ａ−７ 第２の充電状態更新設定手段 ２３ｂ 測定電圧・電流記憶手段（ＲＡＭ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 洋一 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB01 CB11 CB12 CB21 CB22 CB32 CC01 CC02 CC03 CC04 CC10 CC12 CC14 CC16 CC24 CC27 CC28 CD02 5G003 AA07 BA01 DA07 EA05 FA06 GC05 5H030 AA06 AS08 FF42 FF43 FF44 5H115 PA08 PA15 PG04 PI16 PI21 PO02 PU01 PU25 SE06 TR19 TU16 TU17

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンを動力源として走行する車両に
   搭載されて使用されるバッテリの充電電流及び放電電流
   をそれぞれ周期的に測定し、該周期的に測定した前記充
   電電流の前記バッテリの現在の充電状態に対する加算及
   び前記周期的に測定した前記放電電流の前記バッテリの
   現在の充電状態からの減算をそれぞれ行ってバッテリの
   充電状態を測定する車両用バッテリ充電状態測定方法に
   おいて、 平衡状態の前記バッテリの端子電圧を開回路電圧として
   測定し、該測定した開回路電圧に基づいて前記バッテリ
   の残存容量を演算し、該演算により求めた前記残存容量
   を用いて前記現在の充電状態を更新して設定し、 平衡状態の前記バッテリによる定負荷への放電時に、そ
   の初期の段階で放電電流が所定値を越えて増大した後該
   所定値以下に減少している期間中に、前記バッテリの端
   子電圧と放電電流を周期的に測定し、該周期的に測定し
   た前記バッテリの端子電圧と放電電流との相関を示す電
   圧−電流特性を用いて推定した、前記定負荷の放電時に
   おける前記バッテリの推定電圧の値と前記開回路電圧の
   値との差値を、前記バッテリによる定負荷への放電時の
   初期段階の放電終了時における残存分極の影響による残
   存電圧降下量である残存電圧降下値として予め求めてお
   き、 非平衡状態の前記バッテリによる前記定負荷への放電毎
   に、放電電流が所定値を越えて増大した後該所定値以下
   に減少している期間中に周期的に測定した前記バッテリ
   の端子電圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を求
   め、該求めた電圧−電流特性を用いて推定した、前記バ
   ッテリの現在の推定電圧の値に前記予め求めた残存電圧
   降下値を加算して推定開回路電圧を求め、該求めた推定
   開回路電圧に基づいて演算した前記バッテリの残存容量
   を用いて前記現在の充電状態を更新して設定するように
   したことを特徴とする車両用バッテリ充電状態測定方
   法。
2. 【請求項２】 前記定負荷が前記車両のエンジンを始動
   させるためのセルモータであることを特徴とする請求項
   １記載の車両用バッテリ充電状態測定方法。
3. 【請求項３】 非平衡状態の前記バッテリによる前記定
   負荷と同様に放電の初期の段階で放電電流が所定値を越
   えて増大した後該所定値以下に減少する他の負荷への放
   電毎に、放電電流が所定値を越えて増大した後該所定値
   以下に減少している期間中に周期的に測定した前記バッ
   テリの端子電圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を
   求め、該求めた電圧−電流特性を用いて推定した、前記
   バッテリの現在の推定電圧の値に前記予め求めた残存電
   圧降下値を加算して推定開回路電圧を求め、該求めた推
   定開回路電圧に基づいて演算した前記バッテリの残存容
   量を用いて前記現在の充電状態を更新して設定するよう
   にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用バ
   ッテリ充電状態測定方法。
4. 【請求項４】 前記他の負荷が、点灯時にラッシュ電流
   の流れるヘッドランプ、走行用動力源としてのエンジン
   を補助するため前記車両が補助駆動源として有する、駆
   動時にラッシュ電流の流れる駆動モータの少なくとも１
   つであることを特徴とする請求項３記載の車両用バッテ
   リ充電状態測定方法。
5. 【請求項５】 周期的に測定した前記バッテリの端子電
   圧と放電電流とを最新の所定時間分収集して格納、記憶
   しておき、 該記憶しておいた最新の所定時間分の前記バッテリの端
   子電圧と放電電流とを用いて、放電の初期の段階で放電
   電流が所定値を越えて増大した後該所定値以下に減少し
   ている期間中の前記電圧−電流特性を求めることを特徴
   とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用バッテリ
   充電状態測定方法。
6. 【請求項６】 エンジンを動力源として走行する車両に
   搭載されて使用されるバッテリの充電電流及び放電電流
   をそれぞれ周期的に測定する電流測定手段と、該電流測
   定手段によって周期的に測定した前記充電電流の前記バ
   ッテリの現在の充電状態に対する加算及び前記電流測定
   手段により周期的に測定した前記放電電流の前記バッテ
   リの現在の充電状態からの減算をそれぞれ行ってバッテ
   リの充電状態を測定する積算式充電状態測定手段とを備
   える車両用バッテリ充電状態測定装置において、 前記バッテリの端子電圧を周期的に測定する電圧測定手
   段と、 前記電圧測定手段及び前記電流測定手段によってそれぞ
   れ周期的に測定した前記バッテリの端子電圧と放電電流
   とからこれらの端子電圧と放電電流との相関を示す電圧
   −電流特性を決定する電圧−電流特性決定手段と、 前記電圧測定手段により平衡状態の前記バッテリの端子
   電圧を開回路電圧として測定し、該測定した開回路電圧
   に基づいて前記バッテリの残存容量を演算し、該演算に
   より求めた前記残存容量を用いて前記現在の充電状態を
   更新して設定する第１の充電状態更新設定手段と、 平衡状態の前記バッテリによる定負荷への放電時に、そ
   の初期の段階で放電電流が所定値を越えて増大した後該
   所定値以下に減少している期間中に、前記電圧測定手段
   及び前記電流測定手段によってそれぞれ周期的に測定し
   た前記バッテリの端子電圧と放電電流とからこれらの端
   子電圧と放電電流との相関を示す電圧−電流特性を前記
   電圧−電流特性決定手段に決定させ、前記電圧−電流特
   性決定手段が決定した電圧−電流特性を用いて推定し
   た、前記定負荷の放電時における前記バッテリの推定電
   圧の値と前記開回路電圧の値との差値を、前記バッテリ
   による定負荷への放電時の初期段階における残存分極の
   影響による残存電圧降下量である残存電圧降下値として
   記憶する残存電圧降下値記憶手段と、 非平衡状態の前記バッテリによる前記定負荷への放電毎
   に、放電電流が所定値を越えて増大した後該所定値以下
   に減少している期間中に、前記電圧測定手段及び前記電
   流測定手段によってそれぞれ周期的に測定した前記バッ
   テリの端子電圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を
   前記電圧−電流特性決定手段に決定させ、前記電圧−電
   流特性決定手段が決定した電圧−電流特性を用いて推定
   した、前記バッテリの現在の推定電圧の値に前記残存電
   圧降下値記憶手段に予め記憶した残存電圧降下値を加算
   して推定開回路電圧を求め、該求めた推定開回路電圧に
   基づいて演算した前記バッテリの残存容量を用いて前記
   現在の充電状態を更新して設定する第２の充電状態更新
   設定手段とを備えることを特徴とする車両用バッテリ充
   電状態測定装置。
7. 【請求項７】 前記定負荷が前記車両のエンジンを始動
   させるためのセルモータであることを特徴とする請求項
   ６記載の車両用バッテリ充電状態測定装置。
8. 【請求項８】 前記第２の充電状態更新設定手段は、非
   平衡状態の前記バッテリによる前記定負荷と同様に放電
   の初期の段階で放電電流が所定値を越えて増大した後該
   所定値以下に減少する他の負荷への放電毎に、放電電流
   が所定値を越えて増大した後該所定値以下に減少してい
   る期間中に、前記電圧測定手段及び前記電流測定手段に
   よってそれぞれ周期的に測定した前記バッテリの端子電
   圧と放電電流とから前記電圧−電流特性を前記電圧−電
   流特性決定手段に決定させ、前記電圧−電流特性決定手
   段が決定した電圧−電流特性を用いて推定した、前記バ
   ッテリの現在の推定電圧の値に前記残存電圧降下値記憶
   手段に予め記憶した残存電圧降下値を加算して推定開回
   路電圧を求め、該求めた推定開回路電圧に基づいて演算
   した前記バッテリの残存容量を用いて前記現在の充電状
   態を更新して設定することを特徴とする請求項６記載の
   車両用バッテリ充電状態測定装置。
9. 【請求項９】 前記他の負荷が、点灯時にラッシュ電流
   の流れるヘッドランプ、走行用動力源としてのエンジン
   を補助するため前記車両が補助駆動源として有する、駆
   動時にラッシュ電流の流れる駆動モータの少なくとも１
   つであることを特徴とする請求項８記載の車両用バッテ
   リ充電状態測定装置。
10. 【請求項１０】 周期的に測定した前記バッテリの端子
    電圧と放電電流とを最新の所定時間分収集して格納、記
    憶する測定電圧・電流記憶手段を備え、 前記電圧−電流特性決定手段が、前記測定電圧・電流記
    憶手段に記憶しておいた最新の所定時間分の前記バッテ
    リの端子電圧と放電電流とを用いて前記電圧−電流特性
    を求めることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記
    載の車両用バッテリ充電状態測定装置。