JP2003536202A - 車両用バッテリを監視するシステム及び方法 - Google Patents

車両用バッテリを監視するシステム及び方法

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Abstract

(57)【要約】 車両用バッテリ（１０８）の状態を監視して通報するシステム及び方法に関し、同システム及び方法は、エンジン始動中にバッテリ電圧（１１２）及び電流ドレイン（１１０）を測定し、これらの量からバッテリ動的内部抵抗（ＩＲ）及びバッテリ動的分極抵抗（ＰＲ）を計算（１００）する（Ｓ４６２）。また、車両電気システムが０から所定量までの電流ドレインを有する間に測定されるバッテリの零入力電圧（ＱＶ）を測定し（Ｓ１３１）、バッテリの充電状態（ＳｏＣ）を前記ＱＶから計算する（Ｓ１３３）。これらの量から、動的ＩＲ及びＰＲの変化率などの量を計算し、バッテリ状態（Ｓ４０２〜Ｓ４２０）、ＱＶ及びＳｏＣの変化率（Ｓ３１１、Ｓ３１３、Ｓ３１５、Ｓ３３１、Ｓ３４０、Ｓ４２８、Ｓ４７７）を分析し、バッテリがエンジンをまだ始動できる（Ｓ３３０〜Ｓ３４０）時間、バッテリがエンジンを始動できる（Ｓ４２０、Ｓ４２４、Ｓ４２６）最低周囲温度及び他の状態を予測する。バッテリ（Ｓ２３９、Ｓ２４３、Ｓ２７３、Ｓ４２２）、そのケーブル（Ｓ４２５）及びその充電システムの構成部品（Ｓ２０５、Ｓ２０７、Ｓ２０９、Ｓ２２１、Ｓ４６８、Ｓ４８４、Ｓ４９２）に関連する種々の実際かつ潜在的な問題を運転者に勧告する警告と共に、前記測定及び計算された量の適当なメッセージを表示することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の技術分野 本発明は、車両に使用される電気化学バッテリの状態及び性能に関する監視及
び通報を邪魔せずに行うシステム及び方法に関する。
【０００２】 発明の背景技術 内燃機関動力車両に使用されるバッテリの第一の目的は、始動、照明及び点火
（ＳＬＩ）を行うエネルギーを供給することにあり、よって、前記バッテリはＳ
ＬＩバッテリと呼ばれる。このようなバッテリの第二の目的は、車両の電気エネ
ルギー生成（交流発電機とその調整器）システムが電気的負荷に一時的に耐える
ことができない期間中にエネルギーを供給することにある。バッテリは、その機
能を実行する能力を常に損なわず、また瞬時に故障しない。電気エネルギーを供
給するバッテリの機能低下や不能は、種々の低下要因（これらの要因のうち幾つ
かは後述する）に起因する。
【０００３】 種類（例えば、薄い極板ＳＬＩ（始動・照明・点火）や厚い極板（蓄積や牽引
））、或いは電気化学システム（例えば、鉛−酸、ニッケル−カドミウム（ニッ
カド）、ニッケル金属水素化物、リチウムイオンなど）にかかわらず、バッテリ
は、通常の機能を実行する能力低下の共通の特性を共有する。バッテリ性能を示
すのに利用できる単一の測定パラメータはない。
【０００４】 バッテリ性能は、絶えず変化する。主な有力要因の中には、温度、電解液と極
板状態及び充電状態（ＳｏＣ）がある。バッテリの内部抵抗（ＩＲ）、分極抵抗
（ＰＲ）及びＳｏＣは、バッテリの状態及び性能をリアルタイムで通報するため
の情報源として使用されている。例えば、バッテリが出力可能な最大瞬時電力が
その内部抵抗に反比例することは既知である。バッテリ極板における電解液濃度
の不均一性から生じるバッテリ分極抵抗ＰＲは、ほぼ同様にして電力出力に影響
を及ぼす。バッテリ性能及び余りあり得ない故障状態のある側面を示す２つのシ
ステムが、「航空機のバッテリ状態を監視する方法」と題する米国特許第４，９
３７，５２８号、及び「自動車バッテリ状態モニタ」と題する米国特許第５，２
８１．９１９号に記載されている。
【０００５】 保証された性能を有するバッテリは、通常アンペア／時間で測定される高いＳ
ｏＣ及び容量と、小さい動的内部抵抗（ＩＲ）とを必要とする。本明細書中で用
いられる場合、用語「動的ＩＲ」は、設置されたバッテリがエンジン始動中の始
動モータなどの重負荷に対して電流を放電する際に測定されるバッテリＩＲ（内
部抵抗）を意味する。
【０００６】 端子電圧又は電解液重量測定値は、充電状態（ＳｏＣ）を示すのに使用されて
いる。バッテリ容量の測定では通常、工場又は実験室用試験器の使用、及び全放
電の測定次いで全再充電の測定を要する手順書の使用を伴う。
【０００７】 静的ＩＲは、設計と品質の整合性及び保証を確認するのに一般に用いられる。
静的ＩＲの測定方法では、最大端子電圧を達成する場合に測定されるような最大
充電状態（ＳｏＣ）にバッテリを充電する必要がある。最大ＳｏＣへの充電に続
いて、バッテリは、特定の時間中に一連の増大する負荷を受ける。これらのプロ
グラムされた放電中、電流及び電圧を監視し、内部抵抗値を計算して作図する。
作図されたデータは、静的ＩＲを示す。このような試験は、種々の温度及び種々
のＳｏＣレベルで行ってもよい。また、動的ＩＲは、品質も示すが、バッテリが
作動すべき予想温度範囲を超える重負荷状態（例えば、エンジン始動）で車両の
要求を満たすバッテリ能力の予測手段であることがより重要であるとわかってい
る。
【０００８】 バッテリの容量及びＩＲ（静的と動的の両方）は、変動する。２つのバッテリ
は、必ずしも同一の値を有しない。極板表面及び活性極板材料の有用性の両方を
含むバッテリ極板状態は、絶えず変化する。電気化学システムでは、鉛バッテリ
に関する硫酸塩化やニッカドバッテリに関する記憶効果などの状態によって有効
極板面積が減少すると、容量が低下する。
【０００９】 すべての再充電可能なバッテリは、多くの放電−再充電サイクルに耐えること
ができる。サイクル数は、極板の劣化速度に影響を受ける。劣化の原因及び持続
時間は、周囲温度、負荷の大きさ及び持続時間、低ＳｏＣ持続時間、振動及びそ
の他循環作用などの使用状態に影響を受ける。破局的状態が、時々生じる。例え
ば、短絡は、極めて大きな放電を引き起こし、これにより、極板温度が急速かつ
大幅に上昇して、活性材料の損失と共に極板の反りが生じる。
【００１０】 ＳＬＩバッテリは、薄い超多孔質極板を有する。再充電間の期間中の連続使用
のために設計されたバッテリは、厚い極板を有する。ＳＬＩバッテリの薄い極板
では、車両のエンジン始動の最初に大電流が奔出する。低温状態で、典型的な５
リッターエンジンでは、エンジン始動中に１６００アンペア以上頻繁に流れる。
始動中のこの大きなバッテリ電流奔出や排流は、多数の要因によって約１０ミリ
秒以下の間続く。大電流の排流は、始動中に減少しながら続く。このことは、（
詳しく後述するように）図６に示してあり、図６は、エンジン始動中の（バッテ
リ端子間の）電圧及び電流波形曲線を描写する。最新の逐次燃料噴射式エンジン
の場合、エンジン始動は２エンジン回転に通常制限されている。エンジン回転を
制限する理由としては、不必要な炭化水素の放出物の生成、車両の触媒コンバー
タの損傷、始動モータの過熱、及びバッテリの極板反りの恐れの回避が挙げられ
る。
【００１１】 図６に示す電圧及び電流曲線は、バッテリの動的内部抵抗（ＩＲ）及び分極抵
抗（ＰＲ）を測定するための動的な基礎を与える。電気及びハイブリッド式車両
用のバッテリのＩＲ及びＰＲも、同様にして測定される。
【００１２】 バッテリのＳｏＣは、その時点における定格バッテリ容量に対して利用可能な
バッテリ充電容量の百分率として一般に定義されている。ＳＬＩ（鉛）バッテリ
では、ＳｏＣが８０％から９５％に増加するにつれて、バッテリによる電気（充
電入力）から化学的変換へのバッテリ変換効率は９９％から９５％以下に減少す
る。ＳｏＣが９２％を超えると、ＳＬＩバッテリは、水素−電気分解を一層起こ
しやすい。この現象により、電解液減少及び潜在的に危険な状態が生じる。これ
らの起こり得る状態を最小にするために、内燃機関動力車両内の電圧調整器は通
常、ＳＬＩバッテリのＳｏＣの充電を約９２％に制限する。電圧調整器は、交流
発電機の出力電圧を制御することによりＳｏＣを制限する。ＳｏＣは周囲温度に
影響を受けるので、電圧調整器では温度可変抵抗器を使用する。この技法により
、バッテリを充電するのに使用される交流発電機出力電圧を調整して、高い周囲
温度環境における高い電解液活性及び低い周囲温度中の低活性レベルに適応する
ことができる。
【００１３】 通常、交流発電機は、正常運転中に車両の電気エネルギーの全要求事項を与え
る。しかし、高低の周囲温度では、交流発電機の容量を超える負荷が頻繁に生じ
る。また、交流発電機に関する要求は、車両のＯＥＭ（相手先ブランド供給業者
）装置及びアフターマーケット機器（例えば、超高輝度照明、通信機器、コンピ
ュータ及び他の電気エネルギー消費財）の全数が増加し続けるにつれてその交流
発電機の能力を超える場合もある。
【００１４】 高い周囲温度及びその結果として生じるバッテリの高い電解液活性の期間中、
バッテリ極板の腐蝕が、バッテリ故障の原因となる可能性がある。その問題は、
交流発電機によりバッテリ充電が回復できない短時間に高温高湿の環境で夜間に
運転する場合に一層深刻になる。夜間の極寒周囲条件（電解液活性が低く、かつ
再充電の可能性も一層少ない）もまた、バッテリ故障の原因となる。
【００１５】 充電システム（交流発電機及び調整器）の故障やその出力性能の一部低下でも
、バッテリの劣化と同時に予期しない稼動低下が生じることが多い。これらの問
題を軽減することを狙いとする現在の方法及び装置は、制限されている。上述の
ようにバッテリ性能、進行中の劣化又は他の問題のすべての限界を示す利用可能
な手段は、現在知られていない。従来使用されている制限された手段は、一般に
高価で邪魔である。
【００１６】 従って、邪魔せずにリアルタイムで車両バッテリの状態を監視又は診断し、車
両の交流発電機及び調整器を監視し、バッテリの性能及び寿命を予測するシステ
ム及び方法を提供する必要が存する。
【００１７】 発明の簡単な説明 本発明は、車両用バッテリに使用されるシステム及び方法、特にＳＬＩ用の同
システム及び方法に関する。また、本発明は、バッテリ動力及びハイブリッド車
両（即ち、内燃機関エンジン及びバッテリの両方を使用する）の両方に適用可能
である。本発明のシステム及び方法では、バッテリ充電状態（ＳｏＣ）、エンジ
ン始動警報機能、バッテリ予備容量（時間単位）及び他の要因（例えば、電解液
減少、順次腐蝕に至る進行中のコネクタの緩み（「気密」完全性の低下）、充電
システム（交流発電機及び調整器）の劣化及び故障、及び電気エネルギー不足）
をリアルタイムに測定し、車両使用者への通知を遂行する。
【００１８】 性能の正確さを保証するために、前記システム及び方法では、測定された量の
データベースに関する再較正及び更新技法を使用する。このデータから、前記要
因とバッテリＳｏＣ及び容量との増減傾向の評価と共に、動的ＩＲ及び動的ＰＲ
の計算を行う。
【００１９】 本発明は、次のような付属の電圧、温度及び電流検出手段で補完されたコンピ
ュータ又は同様の機器を用いて実現されたシステム及び方法である。 （ａ）周囲温度、バッテリ端子電圧、及び車両のバッテリに出入する電流の流
れ（即ち、充電及び放電）を連続的に監視する手段 （ｂ）エンジン始動などの大きなエネルギー需要に応じて運転中に内部抵抗（
ＩＲ）及び分極抵抗（ＰＲ）を動的に測定する手段 （ｃ）バッテリ状態及び性能を測定する部分永久メモリ（例えば、電気的消去
再書込可能読取専用メモリＥＡＲＰＲＯＭ）などのコンピュータメモリに格納さ
れるデータベースを構築する手段 （ｄ）１）製造業者により提供された車両データ及びバッテリデータ、２）車
両電気負荷データ、及び３）（例えば、ＳｏＣ対ＩＲ、ＩＲ対温度用に含まれ使
用される）車両始動電流データを受け取ってからデータベースに格納する手段 （ｅ）車両及びバッテリの経験データを収集し、蓄積し、格納する手段 （ｆ）前記経験データを用いて最初に格納されたデータを調整し、データ修正
をデータベースに格納する手段 （ｇ）電流及び今後のバッテリ動作状態を示す状態傾向を計算する手段 （ｈ）必要なＩＲ対温度データを用いてバッテリ温度訂正データにより訂正さ
れる場合にＩＲを使用して、バッテリがエンジンを始動可能な最低温度（限界）
を計算する手段 （ｉ）周囲条件により訂正される場合に最近及び進行中の放電及び充電の経験
の結果としてＳｏＣを連続的に計算して更新する手段 （ｊ）別個又はプログラムディスプレイと電気負荷管理用の他の車両システム
とに勧告及び状態通報を伝送する手段 （ｋ）車両がアイドリング中（内燃機関動力車両用のエンジンが運転していな
い）、又は充電システム故障（例えば、壊れた交流発電機ベルト、欠陥のある調
整器、又は欠陥のある交流発電機）である場合、減少しつつあるバッテリ予備容
量を分又は他の適当な時間単位で通報する手段 （ｌ）エンジン運転停止（即ち、スリープモード）中、エンジンを始動する性
能をバッテリが低下する前の残余時間を示す状態予備容量勧告を与える手段。エ
ンジン運転（ランモード）中の勧告は、車両電気システムの動作を支える性能を
バッテリが失う前の残余時間を示す。これは、燃料供給、点火、燃料注入、制御
等用の電力に内燃機関エンジンが依存するため有効である。 （ｍ）適用できる場合には、車両診断コネクタを介してデータベースにアクセ
スする手段
【００２０】 本発明は、ＳＬＩ及び他の車両用バッテリに通常使用されている鉛バッテリ技
術に関して説明されているが、ニッケル金属水素化物及びリチウムイオンなどの
他の技術にも適用できる。これらのバッテリは、その構成（満液式セル、保守不
要及び密封）によって更に分類される。本発明は、人々や物質を輸送又は運搬す
るバッテリ充電維持用一体型手段付きのあらゆる内燃機関エンジン動力車両に適
用できる。例として、自動車、トラック、ボート、航空機、農業及び建設機器、
及び産業用原動機（例えば、フォークリフト、クレーン）がある。また、本発明
は、内燃機関エンジン及び車両動力用バッテリの両方を使用するハイブリッド車
両にも適用できる。また、本発明の部品は、電気式バッテリ動力車両及ぶハイブ
リッド車両に適用できる。
【００２１】 発明の目的 本発明の目的は、車両用バッテリの状態及びその能力を連続的に測定する方法
及びシステムを提供することにある。
【００２２】 別の目的は、充電状態（ＳｏＣ）及び状態（例えば、電解液減少、容量低下及
び切迫した他の故障）の傾向を含むバッテリ状態及び能力を測定するデータベー
スを更新するために車両用バッテリの電圧及び電流レスポンスを連続的に監視す
る方法及びシステムを提供することにある。
【００２３】 更なる目的は、関連する交流発電機、調整器、及び車両用バッテリに関連する
駆動構成部品の状態を監視し、測定して示すことにある。
【００２４】 更に別の目的は、車両用バッテリを監視し、車両エンジンを始動することがで
きる能力に関する予備容量を測定するシステム及び方法を提供することにある。
【００２５】 追加の目的は、車両用バッテリがエンジンを始動可能なあり得る最低温度を計
算するシステム及び方法を提供することにある。
【００２６】 発明の詳細な説明 他の目的と長所とは、次の詳細説明及び添付図面を参照することによって、よ
り明白になるであろう。 図７について説明する。同図には、車両に設置され、システム動作を制御する
コンピュータ１００（後述するように、マイクロコントローラやマイクロプロセ
ッサが可能）が示してある。このコンピュータは、動作シーケンスでコンピュー
タに命令するアプリケーションプログラムを格納するＲＯＭメモリを有し、また
システム動作を実行する際にソフトウェアシステム（プログラム）により使用さ
れるＲＡＭメモリも有する。また、前記コンピュータ１００はディジタル−アナ
ログ変換器１０２に接続されており、このＤ／Ａ変換器は、コンピュータのディ
ジタル出力信号１２４をアナログ信号に変換して、アナログ制御信号を車両の交
流発電機／電圧調整器１０６に伝送する。この交流発電機／調整器１０６は、バ
ッテリ１０８に接続されている。プログラムされた電流１１６又は電圧は、コン
ピュータの制御下で前記交流発電機／電圧調整器により前記バッテリに供給され
る。これにより、バッテリの充電が行われる。前記交流発電機は、分流器１１０
及び電圧計１１２などの電流検出素子により監視される。また、前記交流発電機
／電圧調整器は、導線１１４を介して車両の他の構成部品に接続されている。
【００２７】 前記バッテリに供給され其処から流出した電流は、電流流量測定素子１１０に
より監視され、バッテリのレスポンス電圧１１８は、前記電圧計により絶えず測
定される。前記測定量は、アナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）１２２を介し
てコンピュータに適用される。また、バッテリ動作温度測定用の温度センサ１３
０の出力を伝送して前記ＡＤＣ１２２により計算する。各種信号をＡＤＣ１２２
に送受信するためにマルチプレクサ及び関連状態調節電子機器があってもよい。
別のコンピュータデータ入力は、エンジン自立速度を測定するクランク軸速度で
あり、これはクランク軸センサ１３２により直接クランク軸回転から得られる。
エンジン自立速度は、エンジン回転を検出するクランク軸センサ１３２からの信
号に基づいて測定することができ、このクランク軸センサを用いて具体化を説明
する。代替手段としては、エンジン回転速度計や車両エンジン制御ユニットから
の自立信号がある。
【００２８】 別のセンサ入力１３４は、エンジンが動いていない時（オフ）、エンジン始動
サイクルが待ち状態である時（オン）、及びエンジン停止が起こるべき時を示す
車両点火スイッチから来る。「オン」及び「オフ」点火スイッチ状態（条件）は
、二状態レベルセンサにより検出され、この二状態レベルセンサは前述の状態を
コンピュータに中継する。また、エンジンスタータリレーを閉じることは二状態
レベルセンサ１３６により監視される。この信号は、エンジン自立速度が得られ
る場合、エンジン始動の開始とその後の始動終了を示す。
【００２９】 前記アナログ−ディジタル変換器１２２は、電圧、電流及び温度のアナログ測
定値をディジタル信号１２４に変換し、前記ディジタル信号１２４をコンピュー
タ１００に伝送する。また、ディスプレイ１２８をコンピュータに接続してこの
データを表示することもできる。
【００３０】 前記コンピュータ１００は、少なくとも次のような普通の機能要素を有する。
前記機能要素には、実行及び制御用の中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ管理装置
（ＭＭＵ）、一時記憶を要する演算用のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、プ
ログラム記憶用の読取専用メモリ（ＲＯＭ）（代替品として（ＰＲＯＭ）「プロ
グラム読取専用メモリ」がある）、データベース記憶用の電気的消去再書込プロ
グラム読取専用メモリ（ＥＡＰＲＯＭ）があり、ＲＯＭ用のオプション代替品と
して、アナログ出力信号をアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）１２２に転送
しディジタル制御信号をディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１２４に転送す
るマルチプレクサ、サンプルホールド増幅器、日時情報記録、タイミング及び制
御用のクロックがある。システムのレベルセンサ（例えば、二状態検出用）は、
動作やモード状態（例えば、点火スイッチ「オン」やスタータリレー接点閉）、
特殊制御や通信目的のために使用可能なレスポンス、状態又は特殊制御や通信目
的のために使用可能なレスポンスを示す二状態出力信号線（ディスクリート）、
他のシステムやディスプレイと通信したり、車両診断コネクタに情報を供給した
りする特定の実施（例えば、ＲＳ−２３２／４２２／４８５、ＩＥＥＥ−１３９
４又はＪ１８５０）に適用可能な通信ポートの変化を検出するためにある。また
、システムの保全性及び動作を保証するのに必要な特殊ルーチンを起動する割込
みシステムもある。前述のすべては、当業者にとって普通でよく理解されている
。その他の普通の構成部品も必要に応じて使用される。
【００３１】 好ましいタイプの温度センサ１３０は、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）である。Ｒ
ＴＤは、頑丈で信頼性があり、低コストで実現できる。車両における任意の既存
の周囲温度センサを使用可能である。システムを電圧調整器に組み込む場合、温
度補償用抵抗器は好ましい方法である。
【００３２】 電流及びその流れ方向を測定する好ましい分流器１１０は、負バッテリケーブ
ル又は正バッテリケーブルの何れかである。バッテリケーブルは、頑丈であり、
電流測定分流器として信頼性のある役割を果たす。分流器として前記ケーブルを
使用することにより、コストと複雑さが低減される。ＳＡＥ及びＤＩＮ規格によ
る前記バッテリケーブルの抵抗はそれぞれ、０．１ミリオーム及び１．０ミリオ
ームである。利用できる代替品としてホール効果及び誘導型センサがあるが、高
価格で複雑である。
【００３３】 システムの好ましい実施形態では、十分な予備容量及び／又は性能を有する車
両内に既にある既存のマイクロコントローラ又はマイクロプロセッサを使用又は
共用している。また、好ましい実施形態では、可能な限り既存の温度センサ、及
び電流センサとしてバッテリケーブルを使用している。前記温度センサは重複を
必要としないので、電圧調整器内に既存のマイクロコントローラを共用すること
は好ましい。エンジン始動の開始を示す信号は、一般に利用可能であり、励磁コ
イルを励磁するのに使用されており、最小限の接続しかシステムは必要としない
。これにより、システムのコスト削減が図れる。また、専用のマイクロコントロ
ーラを使用してもよい。前記マイクロコントローラは、ディスプレイ１２８及び
バッテリ状態信号の恩恵を受けることが可能な他の車両システムと通信する車両
内の既存のデバイス、通信プロトコル及び通信バスを使用してもよい。例えば、
システムからのデータを、実装されている車両の診断システム及びその診断コネ
クタに供給してもよい。
【００３４】 １．システムの動作概要 図１〜図５のフローチャートを参照して後述するように、本発明のシステムは
、３つの動作モード中に電圧、電流及び周囲温度を監視して収集する。第１のモ
ード（「エンジンスリープ」と呼ぶ）は、エンジンがオフの状態である。このモ
ードは、点火スイッチを入れた時に終了する。第２の「エンジンスタート」モー
ドへのシステム移行は、スタータリレー接点の閉を検出した時に生じる。前記エ
ンジンスタートモードは、エンジン自立信号の受信時又はエンジンが停止して自
立速度に達しない場合のタイムアウト打切りコマンドの受信時に終了する。クラ
ンク軸センサは、エンジン速度を測定及び／又は指示するのに用いる通常のデバ
イスである。エンジンが自立速度に達したことは、クランク軸センサを監視する
ことにより、又はエンジン制御コンピュータなどの他の車両搭載システムから認
識可能である。エンジン自立速度にうまく達すると、第３の「エンジン運転」モ
ードが起動する。このエンジン運転モードは、点火「オフ」信号、即ちエンジン
が「オフ」（運転していない）状態であることを検出すると終了する。
【００３５】 エンジン「オフ」の検出に続いて、システムは、前記エンジンスリープモード
に先行する段階に入る。このエンジンスリープモードの先行段階では、車両の電
気的なシステム運転停止を順序正しく行うことができる。この運転停止段階によ
り、自動消灯、及びバッテリから電流を引き込む他の構成部品及び機能の運転停
止を行うための遅延が可能となる。３つのモードの各々及び運転停止中、システ
ムは絶えず、格納されたデータベース要素に基づいて収集データを修正し、デー
タベースを更新し、勧告メッセージ及び／又は指示を出し、制御信号を生成する
。
【００３６】 ２．導入 図１について説明する。ステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０７は
、プログラムの動作の導入及び開始を概して説明する。プログラムの物理的導入
の普通のステップ（Ｓ１０１）、各種データ値の入力に使用される変数の初期設
定を含む動作のスタート、及びプログラムが導入されて正しく作動しているか否
かを確認するチェック（Ｓ１０３）がある。
【００３７】 コンピュータのＲＯＭは、外部源から生成されたバッテリ性能データを含むと
考えられる。これは、ＳｏＣ対温度及びＳｏＣ対ＩＲ、ＣＣＡ（低温クランクア
ンペア）又はアンペア時の何れかで表されたバッテリ容量定格、及び始動電流対
温度の曲線を含む。また、車種及びバッテリ識別番号も格納されている。温度、
電圧及び電流検出特性に関するデータ及び他のベースライン基準線データを、コ
ンピュータのＥＡＲＯＭ部分に置くことができる。データベースラインがコンピ
ュータの記憶装置に既に存在しない場合、データを入力することができる。導入
が完了していないと考えられると判定した場合、導入手続きへの戻り（Ｓ１０５
）となり、Ｓ１０７で導入の再実行への戻りとなる。
【００３８】 ３．動作スタート 一般に、新規に設置された、又は新たに充電されたバッテリは、その正常状態
に安定、即ち落ち着くのに時間を要する。残りの分極作用の一部が存在する場合
がある。あらゆる測定が行われる前に安定していることが好ましい充電率温度、
バッテリ極板表面温度などの多くの変動要素がある。自動車で使用される鉛バッ
テリにおいて、安定するのに要する時間は、約１時間であると一般に考えられて
いる。システムは、バッテリが安定状態に達した後に各種機能を実行するのに作
動させることが望ましい。
【００３９】 システムがＳ１０３で正しく導入されたと想定して、Ｓ１１１で、使用者は、
バッテリが安定したか否か、即ち１時間より前に充電されたか否かを判定する。
その答えがＮＯ（手入力してもよい）である場合、使用者は、待ちに同意する機
会をＳ１１３で与えられ、これをディスプレイ１２８上に表示してもよい。その
答えがＹＥＳである場合、Ｓ１１５で待ち時間を開始する。
【００４０】 ＹＥＳがＳ１１１の結果である場合、即ち所要時間がＳ１１３及びＳ１１５で
経過した後、Ｓ１１７でシステムをじっと監視する。Ｓ１１３において、バッテ
リが安定するのに要する時間を待たないという決定を行うこともできる。この決
定をした場合、分析は、バッテリが定常状態をまだ捜している間の時間に対して
正確でないことがある。Ｓ１１１からのＹＥＳ又はＳ１１３からのＮＯの場合、
システムはＳ１２１に進む。
【００４１】 ４．データ収集 図１の残りは基本的に、データ収集、及びスリープモード（エンジンオフ）中
に収集され、システムで使用されるべき幾つかのパラメータの計算に関する。シ
ステムは、継続的にデータ収集（例えば、時間、バッテリ電圧及び電流の測定）
を行い、例えば５０〜１００ミリ秒毎に計算を行う。任意の適当な時間を使用し
てもよい。その結果は、コンピュータのメモリに格納され、プログラムの他の部
分で使用可能である。
【００４２】 Ｓ１２１では、周囲温度データを収集する。これは、温度センサ１３０により
供給される。エンジンを始動すると、流れる電流は周囲温度によって変わる。一
般に、周囲温度が低くなるにつれて、エンジン始動に必要なエネルギーは増大す
る。また、バッテリの内部抵抗（ＩＲ）は、その出力容量に反比例する。基本的
には、エンジンを始動するためのバッテリ能力は、周囲温度が低くなるにつれて
低下し、バッテリがエンジンを始動できない点に達することになる。前述のよう
に、最大始動電流対周囲温度に関する曲線は、コンピュータのデータベースに予
めプログラムされている。これは、探索テーブルの形態でもよい。
【００４３】 格納されたデータから、コンピュータは、始動電流対測定周囲温度に関して最
大電流使用データをＳ１２３で計算する。Ｓ１２５において、必要ならば、スリ
ープモード中（即ち、エンジン始動前）に放電電流がエンジン始動中の電流に比
べて低い値になるように、例えば増幅器の利得を設定することにより電流検出デ
バイス１１０を調整する。その結果、測定分流器としての機能を果たすバッテリ
ケーブル（又は他の電流センサ）を流れる電流は小さいので、分流器１１０によ
る電圧降下（電流×抵抗）は比較的小さい。このような低レベルの電圧は増幅を
必要とする。逆に、電流が大きい始動中、特に低い周囲温度において、分流器に
よる電圧降下は大きい。周囲温度が＋２０℃の範囲にある場合、始動電流は低温
中に生じる同電流の半分になることもある。よって、運転モード及び状態に対応
して、増幅器の利得を調整する必要がある。これを遂行する値は、使用のために
格納されている。
【００４４】 Ｓ１２７において、Ｓ１２３及びＳ１２５の最後の実行からの時間が所定の時
間（ここでは３０分と例示）よりも長い場合、コンピュータのメモリ内の曲線値
と共に用いてＳ１２１で測定されたより最新の周囲温度に基づいてステップＳ１
２３及びＳ１２５を繰り返す。
【００４５】 Ｓ１３１では、バッテリ端子間の零入力電圧（ＱＶ）を測定する。ＱＶは、安
全保護システムなどの車両待機機能により電流ドレインが生じる可能性を有する
測定電圧である。開路電圧ＯＣＶは、バッテリがあらゆる負荷に接続されていな
い時に測定される。ＯＣＶは、ＳｏＣを測定するのに頻繁に使用される。殆どの
車両では始終、小電流が流れる。ＱＶは、電流ドレインが小さい（例えば、０〜
１００ミリアンペア）場合にＳｏＣを測定する検証されたパラメータであること
が認められている。よって、このＱＶ及びＳｏＣ間の検証された線形関係をシス
テムが用いて、それ自体及びそのデータベースを再較正して更新する。ＱＶは、
車両がスリープモードである場合のみ有効である。
【００４６】 Ｓ１３３では、バッテリの充電状態（ＳｏＣ）を計算する。コンピュータは、
下記の式に基づいてＳｏＣを計算する。 ＳｏＣを計算するのにバッテリ端子電圧（詳しくは、ＯＣＶ）を用いるという考
え方は、前述の米国特許第４，９３７，５２８号及び第５，０４９，８０３号に
記載されている。定義によるＯＣＶでは、バッテリがすべての負荷から断絶され
ている必要がある。車両用バッテリを全車両システムから断絶することにより、
多くの容認できない使用者の問題が生じる。更に、ＯＣＶ測定前のバッテリの断
続及びその後の再接続では、安全保護システム、好ましい局、座席メモリなどの
各種設定値の再入力などを含む多くのシステムを初期設定する必要がある。これ
に対して本発明では、上述の理由からＱＶが使用され正確である。ＳｏＣを測定
するのにＱＶを使用することにより、上述の全問題が回避される。より重要な使
用者の利点は、リアルタイムのバッテリ状態測定及び通報にある。
【００４７】 Ｓ１３５では、システムプログラムがエンジン運転停止から初めて実行中であ
るか否かを判定するチェックを行う。その判定が「ＹＥＳ」の場合、プログラム
実行がＳ１３７で続き、エンジン運転停止前の交流発電機の性能評価に着手する
。Ｓ１３５の判定が「ＮＯ」の場合、バッテリの監視が図２のＳ２１１で続く。
【００４８】 Ｓ１３５の「ＮＯ」判定は、図３の「Ａ」から図１の「Ａ」へのプログラム再
帰エントリから生じる。「ＹＥＳ」の判定は、エンジン点火がその直前に「オフ
」にされていたと予めプログラムが判定した図４の「Ａ」からのリエントリから
生じる。Ｓ１３５の「ＮＯ」により、プログラムが図２のエントリポイント１に
進む。
【００４９】 標準の交流発電機出力電圧は、１３．８Ｖと１４．２Ｖとの間である。この交
流発電機出力電圧は監視され、更新値は頻繁に格納される。エンジンを切る前に
測定された最後の電圧が、コンピュータのデータベース内にある。前記交流発電
機電圧が正常な範囲内である場合、Ｓ１３９の「ＹＥＳ」判定により決められる
ように、プログラムは図２のポイント１に進む。前記交流発電機電圧が範囲外で
ある場合、プログラムは図２のポイント２に進む。
【００５０】 ５．交流発電機及びベルトの作動状態の測定 図２は、図１のプログラム部分によって予め収集されたデータ及び後述する図
４のデータの幾つかの使用状態を示す。ステップＳ２０１〜Ｓ２０９は、交流発
電機−調整器の組合せ及びベルトの状態、及びバッテリを充電する必要性に関す
るデータを与える。
【００５１】 Ｓ１３９におけるＮＯ判定は、正常範囲（１３．８Ｖから１４．２Ｖ）外であ
るエンジン運転停止直前の交流発電機出力電圧に対応する。この測定交流発電機
電圧は、Ｓ２０１〜Ｓ２０９における一連の評価判定ステップのための図２のエ
ントリポイント２に伝送される。バッテリは、交流発電機の出力電圧値に充電さ
れるだけである。ステップＳ２０１〜Ｓ２０９は、測定されたバッテリＱＶが交
流発電機出力範囲の下限（１３．８Ｖ）未満である場合の処理である。次のよう
な幾つかの起り得る状態がある。 １．ＱＶが１２．６Ｖ未満（Ｓ２０１）でかつ１２．４Ｖを超える（Ｓ２０３）
場合、Ｓ２０５において「バッテリは低ＳｏＣであり、交流発電機をチェックす
べきである。」という旨の警告をディスプレイ１２８に発する。 ２．ＱＶが１２．６Ｖを超える（Ｓ２０１）場合、Ｓ２０７において「交流発電
機のベルトをチェックすべきである。」というメッセージを表示する。 ３．ＱＶが１２．６Ｖ未満かつ１２．４Ｖ未満（Ｓ２０３）である場合、Ｓ２０
９において「バッテリを再充電する必要があり、交流発電機及び交流発電機ベル
トをチェックすべきである。」というメッセージを表示する。通常、ＱＶが１２
．４Ｖ以上である場合、最近運転停止した（Ｓ１３５がＹＥＳであった）だけで
あるので、バッテリはエンジンを再始動するのに十分な容量を多分有しているで
あろう。ＱＶが１２．４Ｖ未満である場合、エンジンを再始動できる可能性は疑
わしい。
【００５２】 従って、Ｓ２０１〜Ｓ２０９において、交流発電機、交流発電機ベルト及びバ
ッテリ充電に関して起り得る問題を使用者に警告する。
【００５３】 図２において、図１からのエントリポイント１の場合、交流発電機の電圧は正
常範囲内である。ステップＳ２１１及びＳ２１３では、図中の説明文に示すよう
に、プログラムのハウスキーピング及び監視タスクを実行する。Ｓ２１１及びＳ
２１３の実行中に行われるデータベースへの入力には、ＱＶ及び計算されたＳｏ
Ｃ、Ｓ２０５、Ｓ２０７及びＳ２０９の状態メッセージがある。そしてこのよう
なメッセージが表示された日時がコンピュータメモリに格納される。よって、Ｓ
２０５〜Ｓ２０９の起り得る問題とＱＶ及びＳｏＣ状態とに関する記録がとられ
る。
【００５４】 ６．過度のバッテリ電流ドレインの測定 前述のように、点火オフの場合でも、電流はバッテリから始終流れている。Ｓ
２１３では、現在の電流放電の連続監視を起動し、プログラムのステップＳ２１
５における「点火オン」（ＹＥＳ判定）により終了するまで継続する。この監視
は、図７に示すＡＤＣ、マルチプレクサ、増幅器及び電流測定分流器を用いて遂
行される。ステップＳ２１５の判定がＮＯである場合、電流の監視が続く。ステ
ップＳ２１７及びＳ２１９では、その後の評価を行う。ステップＳ２１７では、
電流ドレインが許容限界内であるか否かを判定する。電流ドレインが許容限界内
である場合、実行はＳ２１９に続き、Ｓ２１９では、車両がスリープモードであ
るか否かを判定する。その判定がＮＯである場合、Ｓ２２１で「電流ドレインが
原因であるか車両をチェックしてください。」という警告メッセージを発し、図
７のディスプレイ１２８に伝送する。エンジン運転停止とスリープモードへの移
行との間に照明がオンのままであるような場合、時間が割り当てられる。エンジ
ンの時間オフは、図４のＳ４６８で記録された日時スタンプからとられる。
【００５５】 ステップＳ２１７、Ｓ２１９及びＳ２２１からのプログラム実行は、１時間タ
イムチェックを行うステップＳ２３１に続く。この時間は、記載されている実施
形態の車両要件に応じて可変であり、１時間タイムを使用して、記載の図３に示
すように、バッテリを含む車両を安定化でき、あり得るバッテリ劣化の有意義な
傾向分析ための時間が得られると共に、不必要な入力でデータベースが満杯にな
るのを回避できる。
【００５６】 Ｓ２３１の時間が経過した場合、Ｓ２３３では、ＱＶを測定してＳｏＣを計算
する。Ｓ２３５では、これらの２つの値を、温度及び日時と一緒にコンピュータ
メモリに格納する。Ｓ２３７において、Ｓ２３３で測定されたＱＶが１２．６Ｖ
以上である場合、プログラムは図３のエントリポイント４に進む。ＱＶが１２．
６Ｖ未満である場合、Ｓ２３９では、「バッテリがあがる恐れがある。」という
警告メッセージをディスプレイ１２８上で起動する。即ち、Ｓ２１９で示すよう
に車両がスリープモード（休止）状態でも、過度の電流ドレインがあることにな
る。点けたままの照明やある補助機器などの異常に関する検査を行うことができ
る。
【００５７】 判定ステップＳ２４１は、Ｓ２３７の「ＮＯ」結果であるＳ２３９に続く。Ｓ
２３７の「ＮＯ」結果は、ＱＶが１２．６Ｖ未満であることを意味する。電圧が
もっと低いけれども（例えば、１２Ｖ）、ＱＶが所定の電圧（ここでは１２．３
５Ｖと図示）未満であるとＳ２４１が判定すると、実行は、「バッテリがエンジ
ンを始動できない恐れがある。」というメッセージをディスプレイ１２８上で起
動するＳ２４３に進む。１２．３５Ｖの値は、始動時に異なる電流量が流れる異
なるエンジンの場合、多少変わることがある。また、これは図３のエントリポイ
ント４に移行する。Ｓ２４１でＱＶが１２．３５Ｖ以上である場合（バッテリが
エンジンを多分始動できることを意味する）、これは図３のエントリポイント４
に移行する。
【００５８】 Ｓ２１５に戻って、点火スイッチが「オン」である場合、システムは第２のモ
ード（エンジン始動）に入っている。Ｓ２５１では、Ｓ２５３を含むプログラム
ループを開始する。このループでは、スタータリレーの接点（図７の符号１３６
）が閉じたか否かをチェックする。閉じた場合、プログラムはＳ２５５に移行す
る。スタータリレーの接点が閉じた場合、電気エネルギーがスタータモータに供
給されてエンジンが起動し始める。Ｓ２５５では、バッテリ電圧及び出力電流を
高サンプリング速度で監視し、データを収集して動的ＩＲ及びＰＲを計算する。
前記高サンプリング速度により、図６に示すように、生じる電流及び電圧波形を
確実に取り込むことができる。
【００５９】 図６に示すように、前述の電圧及び電流の監視中に通常数千の電圧及び電流の
測定が行われる。プログラム制御下のマルチプレクサを用いて、ＡＤＣで電圧と
電流を交互に測定できることが好ましい。前記マルチプレクサの切替速度は通常
、信号サンプリング速度に等しい。電圧及び電流の測定値が収集されると、前記
測定値は、動的ＩＲ及びＰＲのその後の測定のためにマイクロコンピュータのＲ
ＡＭ（好ましくは、具体的に割り当てられた領域）に格納される。動的ＩＲ及び
動的ＰＲの測定は、参考として図６を用いて後述される。
【００６０】 図６は、成功したエンジン始動中に収集された電圧及び電流の測定値の線図で
ある電圧及び電流の波形として表された２本の曲線を示す。点Ａ、Ｂ、Ｃ、及び
Ａ’、Ｂ’、Ｃ’の意義を以下に説明する。
【００６１】 Ａ、Ｂ及びＣはそれぞれ、次のとおり対応する。 「Ａ」は、スタータリレーの接点が閉じる直前のバッテリ電圧を示す。 「Ｂ」は、ＩＲ測定用にその後使用されるべきバッテリ電圧をサンプリングす
る領域を示す。この領域は、大きな電圧降下及び急激で部分的な戻りに続く。こ
の現象は、その後動かない（エンストした）スタータモータへの電流の突入のせ
いである。 「Ｃ」は、自立速度−「エンジンアイドル」が生じた場所及び動的ＰＲ測定用
にその後使用される電圧を示す。
【００６２】 Ａ’、Ｂ’及びＣ’はそれぞれ、次のとおり対応する。 「Ａ’」は、スタータリレーの接点が閉じる直前のバッテリ電流を示す。 「Ｂ’」は、ＩＲ測定用にその後使用されるバッテリ電流をサンプリングする
領域を示す。この領域は、大電流の流出及び小さい一連の減少電流の流出に続く
。この曲線はスタータモータへの電流突入を表す一方、スタータモータは動かず
（エンストし）、そのモータが回転し始めると一連の減少電流の流出が続き、そ
の後エンジンのエネルギー寄与が続く。 「Ｃ’」は、自立速度−「エンジンアイドル」が生じた場所及び動的ＰＲ測定
用にその後使用される電流を示す。
【００６３】 典型的なエンジン始動に関して図６に示した電流及び電圧曲線は、多数の変曲
点（即ち、山と谷）を有する。これらの変曲点は、電流曲線−波形上でより顕著
である。これらは、幾つかの動的現象のせいである。スタータモータは、「エン
スト」状態である場合、上述のように電流の初期奔出を引き起こす。そのモータ
が回転すると、電流の流れは減少する。この電流の流れには、エンジンシリンダ
の点火に起因するエンジントルク寄与が重ね合わせられる。スタータモータ及び
エンジンは、始動すると電圧曲線にも影響を及ぼす。すべての電気モータ（例え
ば、バッテリ動力車両の牽引モータやハイブリッド動力車両の電気駆動モータ）
は、始動中に大電流の突入を引き起こす。よって、動的ＩＲ及び動的ＰＲを測定
する次の方法も適用可能である。
【００６４】 スタータモータ及びエンジンの動的影響は、以前引用された米国特許第４，９
３７，５２８号及び米国特許第５，０４９，８０３号に記載のようなＩＲ及びＰ
Ｒ測定方法と異なる方法を必要とする。
【００６５】 図６の電流及び電圧曲線は高速でサンプリングされ、測定から得られるデータ
は逐次的にメモリに格納される。
【００６６】 動的ＩＲを測定する手法は、前述の動的影響を考慮に入れており、次のとおり
である。 １．曲線を分析して電圧の最初の減少が止まった時（時間）及び図６に示す大
きな減少の前に電圧が比較的一定のままであった場所を判定することにより、電
圧曲線上の点Ａを確立する。測定電圧を格納するＲＡＭ内のテーブルから時間を
判定する。各測定値をメモリに逐次的に格納し、１つの測定値のみが１つの記憶
場所を占めることが好ましい。初期格納測定量に関する前記記憶場所は、初期測
定値に関する相対時間を確立する。よって、Ａにおける電圧及びその相対時間が
確立される。 ２．各電流測定値は、同時発生の電圧測定値に関して対応する記憶場所を有す
る。点Ａに関する同一の相対電圧記憶場所（時間）を用いて、Ａ’に関して対応
する電流用の相対記憶場所にアクセスする。 ３．格納測定データの分析にも基づいてＢに関する初期値を確立する。この初
期点Ｂ’の場所は、図６に示すように急激な減少後に急な電圧増加が止まる場所
である。 ４．Ｂ’の初期即ち開始点の時間位置は、対応するＢの記憶場所から得られる
。 ５．実例として１００ミリ秒（０．１秒）又は必要に応じて他の時間の間、順
次格納された電流及び電圧測定値（初期測定値を含む）を平均する。 ６．ＡとＢの平均との間の絶対的な差（即ち、Ａ−Ｂａｖｅｒａｇｅ）を電圧
に関して計算する。同様にして、Ｂ’とＡ”との間の絶対的な差（即ち、Ａ’−
Ｂａｖｅｒａｇｅ）を電流に関して計算する。 ７．次式に示すように、得られた電流差を得られた電圧差で割ることにより、
動的ＩＲを測定する。 動的ＩＲ＝（Ａ’−Ｂ’ａｖｅｒａｇｅ）／（Ａ−Ｂａｖｅｒａｇｅ）
【００６７】 分極抵抗（ＰＲ）の測定に上述と同様な方法を用いる。図６上のＣ及びＣ’は
、この計算に使用される電圧及び電流曲線上のそれぞれの点である。これらの点
の場所を突き止めることは、上述のようにＡ及びＡ’の場所を突き止める方法と
同様にして達成される。Ａの場所を突き止めることと略同様に、Ｃの場所は、図
６に示すように略初期電圧に対する急上昇の前に電圧曲線傾斜がゼロである場所
になる。これらの電圧及び電流のそれぞれの値（即ち、Ｃ及びＣ’）は、以前引
用された特許に記載されているように、補償なしで使用することはできない。Ｉ
Ｒによる電圧降下は、分極抵抗（ＰＲ）を計算する際に考慮される必要がある反
対の作用を生じる。このバッテリＩＲ降下は、生じたＰＲ電圧降下と反対である
。これらの２つの作用は反対方向であるため、分極の計算では、実際のＰＲを計
算する際に反対の影響を考慮に入れる必要がある。
【００６８】 前述の動的ＩＲは、反対のＩＲ電圧降下を測定するのに使用され、ＰＲ計算前
のＣにおける電圧から引かれる。次のような関係式を使用する。 動的ＰＲ＝（Ｃｖｏｌｔｓ−（ＩＲ×Ｃ’Ａｍｐｅｒｅ））／Ｃ’Ａｍｐｅ
ｒｅ
【００６９】 よって、動的ＩＲ及びＰＲの両方は、他の目的に利用可能である。Ｓ２５７で
は、点火「オン」及びエンジン始動が開始された状態で、タイマを起動して正常
始動時間を超える期間を設定する。この所定時間（例えば、始動中の２回転プラ
ス増分の時間）を、エンジンが自立速度に達しない場合の省略時条件としている
。電圧及び電流の監視は、（冗長であるかもしれないが）Ｓ２５７〜Ｓ２５９の
ループ及びその後のステップのためにＳ２５５で開始された。省略時時間が満了
したか又は始動が終了した場合、Ｓ２５９はプログラムをＳ２６１に進める。
【００７０】 ステップＳ２６１では、エンジンが自立している、即ち正常アイドル速度で運
転しているか否かを判定する。エンジン速度は、クランク位置センサのパルス出
力を監視することにより直接、又はエンジン制御コンピュータなどの別の車両源
、エンジン回転速度計、交流発電機からのパルスでさえから測定することもでき
る。パルスを監視する場合、単位時間（例えば、秒）に対するパルスを数えるこ
とにより速度を測定する。例えば、センサが１秒当たり１つのパルスを生成する
場合、１秒間中に数えられた１０パルスは、６００ｒｐｍ（毎分回転数）の速度
を表す。パルス間の時間（１秒当たりのパルス数の逆数）を使用してもよい。こ
の後者の方法では通常、表示がより速くなる。エンジンが自立速度である場合、
ステップＳ２６１（ＹＥＳ）はプログラムをＳ２６３に進める。ステップＳ２１
３と同様にこのステップは、電流ドレインを監視して新しいＳｏＣ値を計算し、
その値をコンピュータのデータベースに格納する。その後、プログラムは、バッ
テリ電流監視を再開するＳ２６５に進む。情報は、図４のエントリポイント３に
伝送される。
【００７１】 エンジン速度が自立していないとＳ２６１が判定した場合、Ｓ２７１では、バ
ッテリＳｏＣの新しい値を計算してデータベースに格納する。Ｓ２７３では、「
始動失敗及びバッテリあがり−点火をオフにすること」というメッセージをディ
スプレイ１２８に表示する。前記メッセージは、点火スイッチが「オフ」になっ
ているとＳ２７５が判定するまで表示してある。点火スイッチが「オフ」にする
と、Ｓ２７１のデータ及びＳ２７３のメッセージが図２の点１において入力され
る。
【００７２】 ７．バッテリＳｏＣ及び有効残余時間 本発明の顕著な特徴の一つは、今後のバッテリ性能を予測する能力である。例
えば、車両の所有者及び運転者は、未使用の車両が駐車可能な長さ及びバッテリ
がまだエンジン始動可能な長さを頻繁に知る必要がある。バッテリ交換を要する
前に予想残余寿命を予測することは、所有者及び運転者にとってもう一つの重要
な予測である。この部分のプログラムを、図３のエントリポイント４に関して説
明する。
【００７３】 図３の手続きは、エンジンが運転していない、即ちスリープモードである時間
中に行われる。これは、リアルタイムの状態報告、潜在的な性能低下に関する適
切な警報、及び訂正処置の必要性を提供する。Ｓ３０１は、更なる充電なしにバ
ッテリを用いてエンジンを始動することができる残余時間（ここでは、分で示す
）の計算の開始である。即ち、バッテリは、計算された時間の終わりまでエンジ
ンを始動させるのに十分な電荷を有する状態にある。これは、バッテリＳｏＣの
値の減少又は低下に基づいており、その時点のＱＶ値により確定される。
【００７４】 Ｓ３０１では、所与の時間（ここでは、３０分と例示）のループを、Ｓ３２３
で判定されるように前述の時間が満了するまで図３の各種ステップＳ３０３〜Ｓ
３１５を繰り返し実行している間、起動する。このループへの入力は、図２のＳ
２３１、Ｓ２３７、Ｓ２４１及びＳ２４３の何れかからの出力から生じる。
【００７５】 Ｓ３０３では、その後起り得る１つ以上のループに関する開始時刻をデータベ
ースに入力する。更に、ループ開始以後の経過時間を計算する。この経過時間は
、ループを終了するのにＳ３２３で使用される。
【００７６】 Ｓ３０５では、バッテリＳｏＣを、総計又は合計の消費量だけ連続的に減少す
る。バッテリ消費、電荷及び容量を、次の測定単位（アンペア時、アンペア分、
アンペア秒又はクーロン）の何れか一つで表す。１クーロン＝１アンペア秒又は
１アンペア＝１クーロン／秒である。クーロンは、好ましい測定単位である。バ
ッテリ容量は、アンペア時で規定することが多い。バッテリ容量を、クーロン（
即ち、１アンペア時＝３６００クーロン）で等価的に表すこともできる。例えば
、１００％のＳｏＣで８０アンペア時のバッテリは、正常状態で２８８，０００
（８０×３６００）クーロンの予想電荷を保持している。従って、８０％のＳｏ
Ｃで同容量のバッテリは、正常状態で２０４，０００クーロンの電荷を保持して
いると予想される。８０％のＳｏＣ（周囲条件に関する補正済み）の想定に基づ
くバッテリ電荷を仮に３６００クーロンだけ減少させるとすると、そのバッテリ
は現在７９％のＳｏＣ（同様に周囲条件に関する補正済み）を有することになる
。
【００７７】 電流の流れ（流出又は充電）はアンペア単位でデバイス１１０により測定され
、コンピュータはクロックを有するので、この量の正確な計算が可能となる。ク
ーロン単位での電流ドレインはＳ３０５で連続的に測定される。Ｓ３０７は、バ
ッテリ放電流出率（ＤＤＲ）の値を次式のように計算する。
【数３】 ２つの時点間の電荷の変化を測定することにより、ＤＤＲが決定される。このＤ
ＤＲデータは、Ｓ３０９で日時と共に格納される。前記ＤＤＲを、（例えば、要
すればＳ３０１により設定された３０分間を超える）種々の時刻で要すれば平均
してもよい。
【００７８】 Ｓ３１１では、ＳｏＣを、次式を用いてＳ１３３と同様にして計算する。
【数４】
【００７９】 Ｓ３１３では、ＳｏＣ減少率を次式のように計算する。
【数５】 即ち、ＳｏＣ減少率は、前の測定ＳｏＣ値と現在の測定ＳｏＣ値との間の差を前
記２つの値の測定間の時間で割ったものである。時間間隔は、必要に応じて分な
どの任意の時間単位でよい。また、ＳｏＣのＤＲは、精度を上げるために平均し
てもよい。ＳｏＣは、必要に応じてＳ１３３から得ることもできる。
【００８０】 ＤＤＲ及びＳｏＣ ＤＲを測定する２つの手続きは、同様であり、基本的に線
の傾斜を規定する点の測定である。
【００８１】 Ｓ３１５では、ＱＶ減少率（ＱＶ ＤＲ）を次式のように計算する。
【数６】 ここで、前のＱＶはＳ１３１から得ることができ、経過時間は、所望の精度によ
る必要に応じて、１、５又は１０分間、或いは任意の他の時間でもよい。再度、
すべての主な電気構成部品を運転停止した状態でＱＶを測定する。
【００８２】 Ｓ３０１で開始した３０分間の制限の満了後、Ｓ３２３で判定するように、Ｓ
３０３〜Ｓ３１５のループで計算されたデータがＳ３３０〜Ｓ３４０で使用され
る。Ｓ３３０では、バッテリがエンジンをもはや始動できない前の残余時間を、
次式のようにＳｏＣデータに基づいて計算する。
【数７】 前記ＳｏＣはＳｏＣの最新の計算値であり、ＳｏＣ減少率はＳ３１３で計算され
る。７０％のＳｏＣの値をここで使用する。３５％〜５０％のＳｏＣは通常、バ
ッテリが始動を支えるのに十分な性能を有する最低のＳｏＣである。小さい又は
大きい排気量のエンジンは、高い又は低いＳｏＣ百分率を要する場合がある。
【００８３】 Ｓ３３２では、また、バッテリがエンジンをもはや始動できない前の残余時間
を、次式のようにＱＶ及びＱＶ ＤＲデータに基づいて計算する。
【数８】 前記ＱＶは最新の測定ＱＶ（Ｓ１３１）であり、ＱＶ減少率は上記のように計算
される。係数（１２．３４）は、７０％のＳｏＣにおけるバッテリ用のＱＶであ
る。各々のＳｏＣ及びＱＶによって計算された残余時間は、同一又は近くなるべ
きである。残余時間は、Ｓ３３６で表示される（分で例示）。他の時間単位を使
用してもよい。
【００８４】 前述の計算された率及びそれらに関連するＱＶ、ＳｏＣ及び時間のデータベー
スへの格納を、Ｓ３３４で実行する。この情報は、診断、保守及び修理のために
診断コネクタを介して後で利用可能である。
【００８５】 Ｓ３３８では、Ｓ３３６から計算されたあるエンジン始動用残余時間をチェッ
クして、その時間が規定された安全時間制限未満であるか否かを判定する。例示
として８時間を使用する。計算された残余時間が８時間未満である場合、オプシ
ョンの警告メッセージをＳ３４０で表示することができる。８時間は、エンジン
始動のための能力を損なうバッテリに関して評価された時間値である。推定スリ
ープモードである間、バッテリがそのエンジン始動能力を損なう原因には多数の
理由が挙げられる。例えば、エンジン運転停止後に車両の照明を故意に又は故意
でなく点けたままにしたり、娯楽や他の種類の電気エネルギー消費装置をエンジ
ン運転停止中に使用したりする場合がある。
【００８６】 計算された残余時間がＳ３３８で８時間を超えると判定された場合、この指示
は、図１のエントリポイントＡ（システム動作を前述のように再開する）に移行
する。
【００８７】 ８．バッテリの保守 バッテリは通常、有限の放電及び再充電サイクル数の後、また広範囲の悪い環
境及び誤用状態のせいで消耗すると考えられている。バッテリ端子接続又はバッ
テリ及びその交流発電機に関連する他の接続がそれらの「気密」特性（高信頼性
接続の特性を定義する用語として用いることが多い）を損なうと、多くの有害な
状態が生じることがある。「気密」完全性の低下の初期は、接触抵抗の増加とい
う結果になる。これは次に、更なる接触劣化及び抵抗の増加を引き起こす場合が
ある。搬送電流による加熱により熱サイクル状態を悪化させる緩い接続では、よ
り腐蝕しやすい。その結果は、高抵抗に至るサイクルが終了せず、高抵抗によっ
て車両スタータに供給される電圧を事実上減少させ、最終的には必要な電力を与
えることができなくなる。更に、バッテリ電解液などの腐蝕液が接続上にしたた
り、又は沈殿して腐蝕が生じる場合もある。前述のあらゆる状態下で、高抵抗に
より、車両スタータへの電力送出を妨げる大きな電圧降下が生じる。上記の状態
は、大きな衝撃や激しい振動が起こらない限り、突然現れない。むしろ劣化が比
較的長期間にわたって生じる。
【００８８】 図７について説明する。診断システムの正負端子電圧検出線は、バッテリ端子
に接続する線の端部近傍でバッテリの正負導線にそれぞれ接続することができる
。よって、測定された内部抵抗ＩＲは、前記線とバッテリ端子との間の接触抵抗
を含む正導線の端部から負導線の端部までの全抵抗を含むことになる。バッテリ
ＳｏＣが７０％を超え、バッテリが実質的に容量を損なっていない限り、バッテ
リＩＲは一般に狭い範囲内になる。本発明の好ましい実施形態では、測定された
ＩＲが所定の値よりも大きい（例えば、所与の温度でバッテリの正常な初期ＩＲ
の２倍を超えるような）場合、バッテリ端子の検査、洗浄及び締め付けを行うよ
う運転者に勧告するディスプレイを起動させる。
【００８９】 本発明の態様を、エンジンが運転中、即ちシステムが運転モードである図４に
関して説明する。図６に示すようなエンジン始動の結果として、すべてのＩＲ測
定を行うことができるだけである。名称「現在ＩＲ」は、完了した最新のエンジ
ン始動に関して測定されたＩＲを意味する。用語「初期ＩＲ」は、最後のエンジ
ン始動又は他の以前のエンジン始動に適用することができる。各々の計算された
動的ＩＲを今後の使用のためにコンピュータデータベースに格納することが好ま
しい。しかし、システムの好ましい実施形態で使用されるように、初期ＩＲは、
当該バッテリの導入後に測定された一番最初のＩＲである。また、初期ＩＲは、
使用後、又は洗浄及び締め付け接続後のバッテリの動的ＩＲでもよい。
【００９０】 ステップＳ４０２では、ＩＲ変化率を次式に基づいて計算する。
【数９】 ＩＲが増加し、かつＰＲが減少すると、高抵抗がバッテリに直列に生じている可
能性がある。このような抵抗の増加は、接続の緩みや腐蝕に通常関係している。
ＩＲの増加は、プレート腐蝕、活性物質及びプレート面積の減少、及び低温を含
む多くの状態に影響を受ける。バッテリのＩＲは、電気エネルギーを蓄積して供
給する性能の指標となる。高い又は増加しつつあるＩＲは、減少又は減少しつつ
ある性能を示す。ＩＲが高く、かつ低温である場合、ＩＲの増加及びエンジン始
動負荷の更なる増大の両方が生じる。よって、温度が低くなるにつれてエンジン
始動の可能性が急速に減少する。ＩＲは、寿命又は劣化する動作状態と共に主と
して増加するので、バッテリの有効寿命が末期である優れた指標は、その温度始
動下限である。このデータのすべてをコンピュータメモリに格納して、保守及び
使用者警告のために必要な所要の診断情報を提供する。
【００９１】 Ｓ４０４では、ＩＲ、ＩＲ率及びそのＩＲ率の計算時刻を格納する。Ｓ４０６
では、前記ＩＲが増加しているか否かを判定する。即ち、Ｓ４０２（ＩＲ率）の
結果が正である場合、これは、ＩＲが増加していることを示す。最高率をＳ４０
８で選択して、Ｓ４２０で使用する。
【００９２】 Ｓ４１０では、ＰＲを計算し、Ｓ４１２では、ＰＲ率を次式のように計算する
。
【数１０】 ここで、現在ＰＲは最新の測定値であり、初期ＰＲは上述のように以前の時刻に
測定された値である。
【００９３】 Ｓ４１４では、計算されたＰＲ値及び計算時刻を格納する。Ｓ４１６では、分
極抵抗ＰＲが増加している（即ち、Ｓ４１２の結果が正である場合）かを判定す
る。ＰＲが増加している場合、（Ｓ４１２中に計算された）最高率を、ＩＲ率及
びＰＲ率の両方の判定ステップＳ４２０で使用するためにＳ４１８で選択する。
【００９４】 Ｓ４２０では、前記ＩＲ及びＰＲの量の両方が増加しているか調べるのにチェ
ックを行う。これに関するデータは、ステップＳ４０６及びＳ４１６で得られる
。これらの量の両方が増加している場合、Ｓ４２２で「電解液をチェックするこ
と−電解液が少ないとプレート腐蝕が生じる」というメッセージを表示する。こ
の判定の理由は、低電解液レベルが一般に水の減少に起因し、この減少が高温又
は過充電による電気分解に起因する場合があるからである。低電解液レベルによ
り、プレート面積当たりの電流がより大きくなる。電解液の濃度が増加し、使用
可能なプレート面積が減少する。プレート面積が減少すると、ＰＲが増加する。
高濃度と一緒にプレート面積が減少すると、ＩＲが増加する。Ｓ４２２の出力デ
ータメッセージは、図５のエントリポイント５に入る。
【００９５】 ＩＲ及びＰＲの両方が増加していない場合、Ｓ４２０で判定されるように、プ
ログラム実行は、内部抵抗（ＩＲ）が増加し、かつ分極抵抗（ＰＲ）が減少して
いるか否かを判定するために更なる分析を行うＳ４２４（図４Ｃ）に進む。この
状態が優勢である、即ちＹＥＳである場合、Ｓ４２６で「端子腐蝕又は接続の緩
みの恐れがある」に関するメッセージが表示される。この判定の理由は、緩い又
は腐蝕した端子によりＩＲの増加及び電流の減少が明らかに生じるからである。
電流減少はＰＲを減少させる。このメッセージも、図５の点５に入る。
【００９６】 逆の状態が優勢である、即ちＰＲが増加し、かつＩＲが減少している場合、Ｓ
４２４の結果はＮＯであり、始動温度下限が判定され、メッセージ「低始動温度
ＸＸ度」を含むステップＳ４２８に移行する。摂氏又は華氏の何れかの度数は、
メッセージ欄「ＸＸ」を占め、前述の始動温度下限処理から渡された数量である
。
【００９７】 始動温度下限は、コンピュータ内の２つのデータセットから判定される。性能
要求データセットは、システムが搭載された車種及びエンジン構成のサンプル（
好ましくは、サンプルロット）から得られる。性能要求データを生成するのに使
用される車両は、最低予想温度から最高温度までに及ぶ一様に分布した温度で始
動される。この処理は通常、バッテリが製造業者により車両用に限定されている
場合に使用される。得られる電流及び電圧データは、図６に示すデータと同様で
ある。その後、これらの電流及び電圧を用いて、以後「デマンドＩＲ」と呼ぶも
のを計算する。
【００９８】 前記デマンドＩＲは、関連温度と共にデータベースに格納される。同様の温度
範囲に関するバッテリ静的ＩＲ（無負荷及びＯＣＶで計算された）データから、
動的ＩＲに関する温度補償は、種々の温度でバッテリＩＲに関する特性データと
共にデータベースに入れられる。Ｓ１２１で収集された温度は、バッテリ特性デ
ータをその後特徴付けるデータベースで温度補償係数として使用される。正常及
び通常運転中、コンピュータは、前述の温度補償により調整される場合にデマン
ドＩＲデータにおける値が「ちょうど今収集された」動的ＩＲに合致するという
一致を求める。一致した場合、そのデマンドＩＲに関して格納された温度は始動
温度の下限になる。
【００９９】 その後、プログラムは、図４及び図５の両方の点５に進む。図５では、次のよ
うなデータ（ＩＲ、ＰＲ、ＩＲ率、ＰＲ率、始動温度下限、時間、及び車両の診
断コネクタによる以後のアクセス、又は外部からの使用に関するあらゆる以前に
報告された状態及びメッセージ）がデータベースに格納される。データ格納に続
いて、実行は、図５の点６及び図４の点８に進んでから、Ｓ４５６に戻る。Ｓ４
５６は、電流及び電圧監視を再起動し、Ｓ４５６、Ｓ４４８、Ｓ４５９及びＳ４
６０が続き、Ｓ４５６の監視ループに戻る（図４Ｃ、図４Ｄ）。
【０１００】 図４Ａ、図４Ｂの右側部分は、３つの有り得る動作状態を示す。第１の状態（
より通常）は、エントリポイント３（図４Ａ）から始まる。後述するように、バ
ッテリがエンジン始動に続いて正常及び通常状態により充電を受け付けていると
Ｓ４４２で判定された場合、Ｓ４４０は続く。
【０１０１】 第２の状態は、Ｓ４５９（図４Ｄ）のＮＯ判定から続く動作を含み、ガソリン
エンジンの場合にエンジンを「オフ」にする、又はディーゼルエンジンの場合に
燃料供給を停止することによりエンジンを故意に停止した場合、Ｓ４６６及びＳ
４６８の以後の動作を含む。バッテリは常時監視されているので、プログラムは
図１のＡに戻る。
【０１０２】 第３の状態は、エンジン始動前又は始動後に発生している恐れがある充電シス
テム故障の可能性に関する。Ｓ４８０（図４Ｂ）では、Ｓ４７８で収集された交
流発電機電圧が最新の収集ＱＶを超えるか否かを判定することにより、そのよう
な故障が発生したか否かを判定する。このＱＶは、図２のＳ２１５でエンジンが
「スリープモード」であった場合に、点火オンを検出した直前に収集された。Ｑ
Ｖは、エンジンが運転中でない、即ち「スリープモード」である時間中に収集さ
れ更新されるのみである。
【０１０３】 システムは、常時動作中であり、性能監視、分析実行及び状態通報とかかわっ
ている。図４のＳ４４０から始まる上述の第１の状態に関して、エンジンが自立
速度で運転している場合のデータ点である図２からのエントリポイント３がある
。Ｓ４４２では、バッテリが充電を受け付けているか否かに関する判定を行う。
これは、バッテリに出入する電流の流れを測定することにより遂行される。Ｓ４
４１では、一連の測定及び計算を行う時間を設定する。ここに記載の実施形態で
は、この時間を１００ｍｓに設定する。任意の適当な時間値を使用してもよい。
【０１０４】 バッテリが充電を受け付けている場合、プログラムは、Ｓ４４４に進み、バッ
テリ電圧が最新の測定ＱＶを超えるか否かに関して判定を行う。その判定がＹＥ
Ｓの場合、Ｓ４４１の時間ループを終了させてプログラムの他のステップが進む
。Ｓ４４６の判定がＮＯの場合、交流発電機の電圧値が１３．８と１４．２Ｖと
の間にあるか否かをＳ４４８で測定する。この範囲を選択した理由は、上述のよ
うに、この範囲が１２ボルトシステム用の標準範囲であり、（電流がバッテリに
流れるにつれて電圧が下がることもあるけれども、）車両に必要な電圧であるか
らである。実際の出力電圧は、電圧調整器の内又は付属の温度検出抵抗器により
制御される。バッテリ電圧がこの範囲外である場合、Ｓ４４６は、信号を送って
Ｓ４４１の１００ｍｓの時間ループを再開始する。
【０１０５】 バッテリ電圧が１３．８〜１４．２Ｖの範囲内であるとＳ４４８で判定された
場合、Ｓ４５０では、バッテリ電荷の量を増減する（合計する）。バッテリ電荷
量は、クーロンで測定される場合に利用可能である。
【０１０６】 電荷に関するバッテリの監視及び電荷の合計は、バッテリが充電を受け付けて
いる（図４Ｃ）とＳ４５４で判定される限り、Ｓ４５２で続く。このデータは、
電流検出デバイス１１０により与えられる。バッテリが充電を受け付けていない
とＳ４５４で判定された場合、Ｓ４５６では、バッテリ電圧及び電流の循環監視
を準備する。即ち、バッテリ電圧及び電流は、所定の時間（ここでは、１秒間）
の間交互に監視される。この時点では、ＩＲ、ＰＲ、ＩＲ率、ＰＲ率、温度下限
、時刻及び他の通報状態の量のコンピュータデータベースからのデータの組合せ
である。これらの量の生成及びそれらのコンピュータデータベースへの格納は、
以前に説明してある。
【０１０７】 Ｓ４５６で利用可能なデータから、バッテリが放電されているか否かに関して
Ｓ４５８で判定を行う。放電されていない場合、バッテリは充電されており、プ
ログラムはＳ４６０に進む。エンジンが自立速度に達した後、これがＳ４６０へ
の１回目のエントリである場合、内部フラグ信号「始動時から１回目」を生成す
る。図２のＳ２６１からの出口では、前記フラグをリセットし、ＩＲ及びＰＲを
前述のように測定するＳ４６２（図４Ｄ）に実行が続く。「始動時から１回目」
フラグがリセットになると、実行がＳ４５６に戻る。Ｓ４６２のＰＲ及びＩＲの
測定に続いて、このデータを、ＩＲが周囲温度に影響を受けるという理由からＩ
Ｒを温度補正するＳ４６４（図４Ｃ）に供給する。
【０１０８】 温度補正用のデータは、前述のようにコンピュータデータベースで利用可能で
ある。また、前述のように、始動温度下限も判定されている。実行は、同図４の
点９に続いてから、前述のようなバッテリ分析を行うＳ４０２（図４Ａ）に続く
。バッテリ分析に続いて、実行は、出口点５に続いてから、図５のエントリポイ
ント５に続く。始動直後のこの情報の利用可能性は、補正を可能とするのに重要
である。この情報は、格納されて、システム、車両又は診断コネクタで利用でき
る。
【０１０９】 Ｓ４５８（図４Ｃ）に戻って、バッテリが放電されていると判定された場合、
Ｓ４５９（図４Ｄ）では、バッテリ電圧が１３．６〜１４．２Ｖ（これは、１２
ボルトシステム交流発電機用の標準出力電圧である）の範囲内にあるかを調べる
のにバッテリ電圧を測定する。ＹＥＳ判定は、交流発電機が正しく実行しており
、始動中に流れたバッテリ電荷を多分回復していることを示す。プログラムは、
Ｓ４５６及びＳ４５８に戻って、バッテリが放電されているか否かに関してチェ
ックを繰り返す。
【０１１０】 上述した第２の状態に関して、Ｓ４５９で判定がＮＯである場合（交流発電機
が正しい出力電圧を供給していないことを意味する）、Ｓ４６６（図４Ｄ）では
、点火スイッチが「オフ」であるかを調べるのにチェックを行う。点火スイッチ
が「オフ」である場合、エンジン始動が失敗した可能性がある。とにかく、Ｓ４
６８で日時を記録して、実行は図１のデータエントリポイントＡの始まりに戻る
。
【０１１１】 しかし、点火スイッチが「オフ」でないとＳ４６６で判定された場合、交流発
電機からの電流が実質的にゼロであり、これは、交流発電機又は交流発電機ベル
トに関して問題が有り得ることを示す。Ｓ４６６では、「交流発電機／ベルトの
故障」とＳ４６８に示される旨のメッセージの表示をディスプレイ１２８上に行
う。また、有り得る交流発電機又は交流発電機ベルトの故障の状態下で、Ｓ４７
０でプログラムは、ＱＶを連続的に監視し、ＳｏＣ減少率（Ｓ３３１及びＳ３１
３のＳｏＣ ＤＲ）及び図３のＳ３３０〜Ｓ３３６に測定・表示するようにバッ
テリの残余寿命時間を測定する。Ｓ４７２では、「バッテリ低下前の残余時間」
というメッセージを分又は他の時間単位で表示する。車両は多分運転されている
ので、Ｓ４７２では、バッテリがエンジン始動及び重大な車両機能をもはや支援
できない前の残余時間を含む連続的な勧告を運転者に与えることができる。
【０１１２】 Ｓ４７２で発せられたメッセージに続いて、Ｓ４７４では、点火スイッチの状
態に関するチェックを行う。「オフ」状態である場合、Ｓ４７２で発せられたメ
ッセージのＳ４７６で日時をメモリに記録し、実行は図１のデータエントリポイ
ントＡに続く。点火が「オン」である場合、Ｓ４７０を繰り返して、Ｓ４７２の
メッセージ表示に関するバッテリ寿命残余時間を更新する。
【０１１３】 図４ＡのＳ４４０に戻って、バッテリが充電を受け付けていないとＳ４４２で
判定された場合、時間遅延（ここでは、０．１秒と例示）をＳ４７５（図４Ｂ）
で起動する。この遅延及びＳ４７７により制御される１０秒ループ時間は、始動
後にバッテリ電荷を回復するのに必要な最大出力に交流発電機が到達できるよう
に意図されている。バッテリが充電を受け付けているとＳ４４２が示し、バッテ
リ電圧が最新ＱＶを超えているとＳ４４４が判定した場合、交流発電機は正しく
実行しており、バッテリは回復していると思われる。実行はＳ４４８に続き、そ
の後Ｓ４４８に続く。Ｓ４４７で１０秒ループ時間が満了し、バッテリが充電を
受け付けていないとＳ４４２が示した場合、充電システムの故障を示し、プログ
ラムはＳ４７８に進む。Ｓ４７８では、バッテリ電圧を測定し、Ｓ４８０では、
この電圧が最新の測定ＱＶ以上であるか否かを判定する。ＱＶは、始動後に決し
て更新されない。ＱＶが更新される唯一の時間は、エンジン及び車両が運転され
ていない時間の間である。最新ＱＶとして引用されるＱＶは、「点火オン」直前
に収集され格納されたＱＶ値である。
【０１１４】 前記第３の状態について、Ｓ４８０の判定がＹＥＳである場合、バッテリ電圧
が最新の測定ＱＶを超えるため、複数の充電システム異常状態が存在する恐れが
ある。次いで、Ｓ４８２では、バッテリ放電を監視して合計し、信号を送って交
流発電機及び調整器を制御することによりバッテリ電荷をクーロンで減らす。ま
た、Ｓ４８４では、「バッテリが充電されていない」というメッセージ及びＳｏ
Ｃ（％）を表示する。Ｓ４８４に続いて、点火スイッチの状態に関するチェック
をＳ４８６で行う。「オフ」状態である場合、メッセージ表示の指示は、記録さ
れ、図２のデータエントリポイント２で利用できる。点火が「オン」である判定
の場合、Ｓ４８８では、「点火がオンである」というメッセージを表示するよう
にし、プログラムはＳ４８２に戻る。これにより、Ｓ４８４で表示されるように
バッテリＳｏＣの更新を行うことができる。
【０１１５】 １０秒を超える時間の間バッテリが充電を受け付けていない状態が存在し、バ
ッテリ電圧が最新の測定ＱＶを超えないＳ４８０に戻って、Ｓ４９０では、（ク
ーロンで）バッテリ充電／放電を監視して合計する。これにより、「バッテリが
充電されていない−交流発電機及びベルトをチェックすること」というメッセー
ジをＳ４９２で表示し、また「点火をオフにすること」を運転者に指示するメッ
セージをＳ４９４で表示する。また、バッテリが充電されていないこと、及び現
在のバッテリＳｏＣの表示に関するＳ４８４のメッセージの表示を起動する。
【０１１６】 本発明は好ましい実施形態を参照して具体的に示し説明してきたが、本発明の
精神と範囲に反することなく、形式及び詳細の様々な変更を実行できることは当
業者によって理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は図示のように組み合わせられる数枚から成る本発明の動作
を説明するフローチャートである。
【図２Ａ】 図２Ａは図示のように組み合わせられる数枚から成る本発明の
動作を説明するフローチャートである。
【図２Ｂ】 図２Ｂは図示のように組み合わせられる数枚から成る本発明の
動作を説明するフローチャートである。
【図３】 図３は図示のように組み合わせられる数枚から成る本発明の動
作を説明するフローチャートである。
【図４Ａ】 図４Ａは図示のように組み合わせられる数枚から成る本発明の
動作を説明するフローチャートである。
【図４Ｂ】 図４Ｂは図示のように組み合わせられる数枚から成る本発明の
動作を説明するフローチャートである。
【図４Ｃ】 図４Ｃは図示のように組み合わせられる数枚から成る本発明の
動作を説明するフローチャートである。
【図４Ｄ】 図４Ｄは図示のように組み合わせられる数枚から成る本発明の
動作を説明するフローチャートである。
【図５】 図５は図示のように組み合わせられる数枚から成る本発明の動作
を説明するフローチャートである。
【図６】 図６はエンジン始動時の電圧及び電流状態を示すグラフである。
【図７】 図７は自動車の始動システムのその他構成部品の一部を一緒にし
た本発明のバッテリ監視システムのブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ヴエルニク，ダグラス アメリカ合衆国 ニユー ジヤージイ州 07041，ミルバーン，メイプル テラス 31 Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB06 CB13 CC01 CC02 CC04 CC06 CC09 CC12 CC13 CC16 CC23 CC27 CC28 CE31 CF03 CF06 2G028 AA02 BE04 CG02 DH01 DH21 FK01 FK02 GL01 GL07 LR02 LR06 5H030 AA06 AS08 FF42 FF44 FF51 FF52 【要約の続き】 ０７、Ｓ２０９、Ｓ２２１、Ｓ４６８、Ｓ４８４、Ｓ４ ９２）に関連する種々の実際かつ潜在的な問題を運転者 に勧告する警告と共に、前記測定及び計算された量の適 当なメッセージを表示することができる。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両エンジンの始動時にバッテリの電圧を測定するセンサと
    、 前記エンジンの前記始動時にバッテリの電流ドレインを測定するセンサと、 前記電圧及び電流センサにより測定された前記電圧及び電流に基づいてバッテ
    リ動的内部抵抗（ＩＲ）及びバッテリ動的分極抵抗（ＰＲ）のうち少なくとも一
    つを計算するコンピュータ手段と、 を含む、車両に設置されたバッテリの状態を監視するシステム。
  2. 【請求項２】 前記コンピュータ手段が、エンジン始動中の時間にわたって
    前記電圧及び電流センサにより測定された種々の電圧及び電流レスポンスをサン
    プリングし、前記サンプルの一部を平均して動的ＩＲ及び動的ＰＲを計算する測
    定手段を更に含む、請求項１記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記コンピュータ手段が、車両エンジン始動の異なる時刻に
    おける前記電圧センサ及び電流センサによる電圧及び電流の測定に基づいて動的
    ＩＲ及び動的ＰＲの変化率を更に計算し、動的ＩＲの増加及び動的ＰＲの増加に
    感応してバッテリ内の電解液の少なさを示す手段を更に含む、請求項１記載のシ
    ステム。
  4. 【請求項４】 前記コンピュータ手段が、車両エンジン始動の異なる時刻に
    おける前記電圧センサ及び電流センサによる電圧及び電流の測定に基づいて動的
    ＩＲ及び動的ＰＲの変化率を更に計算し、動的ＩＲの増加及び動的ＰＲの減少に
    感応して起り得るバッテリ端子の腐蝕又はバッテリ端子を車両電気システムに接
    続するケーブルの接続の緩みのうち少なくとも一つを示す手段を更に含む、請求
    項１記載のシステム。
  5. 【請求項５】 所定の電流ドレイン値（ＱＶ）まで車両電気システムの電流
    ドレインの状態下でバッテリ端子間の電圧を測定し、前記測定されたＱＶに基づ
    いてバッテリの充電状態（ＳｏＣ）を計算するセンサを含む、車両に設置された
    バッテリの状態を監視して通報するシステム。
  6. 【請求項６】 車両エンジンの始動時にバッテリの電圧を測定するセンサと
    、 前記エンジンの前記始動時にバッテリの電流ドレインを測定するセンサとを更
    に含み、 前記コンピュータ手段が、前記測定された電圧及び電流に基づいてバッテリ動
    的内部抵抗（ＩＲ）及びバッテリ動的分極抵抗（ＰＲ）のうち少なくとも一つを
    計算する手段を含む、請求項５記載のシステム。
  7. 【請求項７】 車両の点火がオフであるか否かを判定するセンサを更に含み
    、前記計算手段が、前記点火がオフであることの判定に応じて起り得る車両用バ
    ッテリ充電システム構成部品の問題及びバッテリ充電状態のうち少なくとも一つ
    を示す手段を更に含む、請求項５記載のシステム。
  8. 【請求項８】 車両の点火がオンであるか否かを判定する点火センサと、 エンジンスタータがオンであるか否かを判定するスタータセンサと、 エンジンが自立速度で運転しているか否かを判定するエンジンセンサとを更に
    含み、 前記コンピュータ手段が、前記点火がオンであることの判定、所定の時間を超
    える間前記スタータがオフであることの判定、及び前記エンジンが自立速度で運
    転していないことの判定に応じてエンジン始動失敗及びバッテリあがりを示すエ
    ンジン始動状態判定手段を含む、請求項５記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記計算手段が、ある時間にわたるＳｏＣ減少率及びある時
    間にわたるＱＶ減少率のうち少なくとも一つをも示し、前記計算されたＳｏＣ減
    少率及びＱＶ減少率のうち少なくとも一つに基づいてバッテリが車両エンジンを
    まだ始動可能である残余時間を測定する、請求項６記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記ＳｏＣ減少率に基づく前記残余時間が、次式 【数１】 のように測定される、請求項５記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記ＱＶ減少率に基づく前記残余時間が、次式 【数２】 である、請求項５記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 車両エンジンの始動時にバッテリの電圧を測定するステッ
    プと、 車両エンジンの前記始動時にバッテリの電流ドレインを測定するステップと、 前記電圧及び電流センサにより測定された前記電圧及び電流に基づいてバッテ
    リ動的内部抵抗（ＩＲ）及びバッテリ動的分極抵抗（ＰＲ）のうち少なくとも一
    つを計算するステップと、 を含む、車両に設置されたバッテリの状態を監視する方法。
  13. 【請求項１３】 電圧を測定する前記ステップ及び電流ドレインを測定する
    前記ステップが、エンジン始動中の時間にわたって種々の電圧及び電流レスポン
    スをサンプリングするステップを含み、前記計算ステップが、前記サンプルの一
    部を平均して動的ＩＲ及び動的ＰＲを計算するステップを含む、請求項１２記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】 車両エンジン始動の異なる時刻における電圧及び電流の測
    定に基づいて動的ＩＲ及び動的ＰＲの変化率を計算するステップと、 動的ＩＲの増加及び動的ＰＲの増加に応じてバッテリ内の電解液の少なさを示
    すステップとを更に含む、請求項１２記載の方法。
  15. 【請求項１５】 車両エンジン始動の異なる時刻における電圧及び電流の測
    定に基づいて動的ＩＲ及び動的ＰＲの変化率を計算するステップと、 動的ＩＲの増加及び動的ＰＲの減少に応じて起り得るバッテリ端子の腐蝕又は
    バッテリ端子を車両電気システムに接続するケーブルの接続の緩みのうち少なく
    とも一つを示すステップとを更に含む、請求項１２記載の方法。
  16. 【請求項１６】 所定の電流ドレイン値（ＱＶ）まで車両電気システムの電
    流ドレインの状態下でバッテリ端子間の電圧を測定するステップと、 前記測定されたＱＶに基づいてバッテリの充電状態（ＳｏＣ）を計算するステ
    ップと、 を含む、車両に設置されたバッテリの状態を監視して通報する方法。
  17. 【請求項１７】 車両エンジンの始動時にバッテリの電圧を測定するステッ
    プと、 前記エンジンの前記始動時にバッテリの電流ドレインを測定するステップと、 前記測定された電圧及び電流に基づいてバッテリ動的内部抵抗（ＩＲ）及びバ
    ッテリ動的分極抵抗（ＰＲ）のうち少なくとも一つを計算するステップとを更に
    含む、請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 車両の点火がオフであるか否かを検出するステップと、 前記点火がオフであることの判定に応じて起り得る車両用バッテリ充電システ
    ム構成部品の問題及びバッテリ充電状態のうち少なくとも一つを示すステップと
    を更に含む、請求項１６記載の方法。
  19. 【請求項１９】 車両の点火がオンであるか否かを検出するステップと、 エンジンスタータがオンであるか否かを検出するステップと、 エンジンが自立速度で運転しているか否かを検出するステップと、 前記点火がオンであることの判定、所定の時間を超える間前記スタータがオフ
    であることの判定、及び前記エンジンが自立速度で運転していないことの判定に
    応じてエンジン始動失敗及びバッテリあがりを示すステップとを更に含む、請求
    項１６記載の方法。
  20. 【請求項２０】 ある時間にわたるＳｏＣ減少率及びある時間にわたるＱＶ
    減少率のうち少なくとも一つを計算するステップと、 前記計算されたＳｏＣ減少率及びＱＶ減少率のうち少なくとも一つに基づいて
    バッテリが車両エンジンをまだ始動可能である残余時間を測定するステップとを
    更に含む、請求項１７記載の方法。
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