JP2005188965A - 二次蓄電池の残存容量を判定する方法、および、判定結果を用いて車両に搭載された二次電池の残存容量を検出する方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを正確に求める方法と装置を提供する。
【解決手段】まず、残存容量またはＳＯＣが既知の鉛蓄電池について事前に端子電圧Ｖ_SOC と放電電流との関係式を求める（Ｓ１）。Ｖ_SOC ＝ａ_SOC ×Ｉ＋ｂ_SOC 。すなわち、各残存容量またはＳＯＣにおける第１係数ａ_SOC と第２係数ｂ_SOC とを異なる２種の放電特性試験で得たデータから求める。次いで、実際の鉛蓄電池の残存容量またはＳＯＣの判定を行う（Ｓ２）。その方法としては、得られた関係式についてデータテーブル化処理を行い（Ｓ２ａ）、実際の蓄電池の放電電流を測定して関係式に導入して端子電圧Ｖ_SOC の演算を行い（Ｓ２ｂ）、実測した端子電圧と演算で求めた端子電圧とを用いて残存容量またはＳＯＣを判定する（Ｓ２ｃ）。判定した結果は、たとえば、鉛蓄電池の交換時期の判断、または、アイドリングストップ処理などに使用できる（Ｓ３）。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉛蓄電池などの二次蓄電池を搭載した車両において二次蓄電池の残存容量（残存寿命または劣化状態）または充電状態（ＳＯＣ）を判定する方法と、それを用いた判定結果を用いて車両に搭載された二次電池の残存容量を検出する方法と装置に関する。

乗用車などの車両に搭載した鉛蓄電池などの二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを事前に検知できることは非常に有用である。
たとえば、適切なタイミングで車載の二次蓄電池の残存寿命を検知できれば、適切なタイミングで二次蓄電池を交換でき、二次蓄電池の寿命が尽きて、または残存容量、ＳＯＣが不足して車両が再動作できなくなることを未然に防止できる。

また、環境汚染の低減および車両の燃費の向上のため、車両が交差点で信号待ちのために一時停車したとき、渋滞で停車しているときなど、内燃機関（エンジン）を停止するアイドリングストップ機能を有する車両の実用化が鋭意進められている。このようなアイドリングストップを行う場合、アイドリングストップ後に車両を再起動できるだけ車載の二次蓄電池に残存容量が存在すること、または、二次蓄電池の劣化状態を知ることが必要である。

そのような二次蓄電池としては、鉛蓄電池などの蓄電池が多用されている。以下、蓄電池を車両に搭載した場合の蓄電池の残存容量またはＳＯＣなど蓄電池の状態を判定する従来方法と装置について述べる。
蓄電池の残存容量を測定する方法は種々試みられている。以下、従来の蓄電池の残存容量の測定方法について概観する。

鉛蓄電池は、放電により水を生じ、充電により硫酸を生ずるので、放電すると硫酸水溶液の比重が小さくなり、充電で硫酸水溶液の比重が元に戻る。この現象を利用して、電解液の比重を指標として鉛蓄電池の残存容量を推定する方法が知られている。
しかしながら、鉛蓄電池に収容されている電解液の濃度分布が不均一になる場合がしばしばあるので、この方法では鉛蓄電池の残存容量を常に正確に推定することが出来ない。 また、近年、電解液が極めて少ないシール型鉛蓄電池が採用されている。このようなシール型鉛蓄電池については電解液の比重の測定自体が困難なので、鉛蓄電池の残存容量を推定できない。

特開昭５３−１２７６４６号公報は、スタータクランキング時のスタータ電流と、バッテリ端子電圧との関係からバッテリの出力インピーダンスを算出し、この出力インピーダンスからバッテリの状態を検出する技術を開示している。
より詳細に述べると、特開昭５３−１２７６４６号公報は、（１）エンジンのスタートキーを回す際に生じているオルタネータの過渡的な電流値をオルタネータと車載の鉛蓄電池（バッテリ）との間に介在させた抵抗に流れる電流として計測し、さらにバッテリの端子電圧を計測し、これらの計測結果を演算増幅器で演算して出力インピーダンスを算出し、求めた出力インピーダンスから車両の走行直前のバッテリの初期残存容量を求め、（２）さらに車両走行中の充電量あるいは充放電量を求め、（３）初期残存容量と充放電量とを比較してバッテリの残存容量を算出する方法を開示している。
しかしながら、バッテリ内の分極の影響により出力インピーダンスが大きく変化するから、大きく変化する出力インピーダンスを用いてバッテリの状態を決定することはできない。出力インピーダンスが安定するまで待機すればよいが、出力インピーダンスが安定するまで待機するには、車両を数時間以上停止させておく必要があり、実用的ではない。

特開平１−１２９１７７号公報は、上記特開昭５３−１２７６４６号公報に記載されている方法を改良した発明を開示している。特開平１−１２９１７７号公報に記載されている方法は、バッテリの開放電圧（開回路電圧）の変化が少なくなると出力インピーダンスが安定することに着目して、車両が停止した状態においてバッテリの開放電圧の変化が所定以下になったことを検出して、その状態における出力インピーダンスを用いてバッテリの状態を検出する方法である。
しかしながら、そのようにして算出した出力インピーダンスだけを用いても、バッテリの状態を充分正確に検出できないし、いずれにしても、バッテリの分極が安定するまで待機する必要があるのでバッテリの状態の検出に時間がかかるから、さらに短時間でバッテリの状態を検出する方法が要望されている。

特開昭６３−２７７７６号公報は、（１）最初にバッテリを車両に搭載したときの新品のバッテリにおけるエンジン始動中の放電電荷量に対するバッテリの端子電圧降下分を実測し、（２）その後、エンジン停止と始動との間にバッテリ特性が蘇る（分極が安定する）のに必要な時間を経過したこと、および、バッテリ残存容量が所定以上であることを条件として、車両走行ごとにエンジン始動中の放電電荷量に対するバッテリの端子電圧降下分を実測して、（３）上記初期の電圧降下分と走行後の電圧降下分を用いて演算してバッテリの寿命を予測する方法を開示している。
この方法も、上記のように、バッテリの分極が安定するまで待機しなければならず、しかも電圧降下のみを用いてもバッテリの状態を正確に検知することはできない。

特開平１−３９０６８号公報は、（１）スタータの起動時などの大電流放電中における互いに異なる値を示す複数時点のバッテリの放電電流と、各放電電流流出時のバッテリの端子電圧を検出し、（２）検出した電流と電圧値からバッテリの内部抵抗値と電力を算出し、（３）予め実験的に求めたバッテリの容量と内部抵抗と起電力の相関関係を表す関数を用いて算出した内部抵抗と起電力からバッテリの状態を検出する方法を開示している。 しかしながら、この方法も正確にバッテリの状態を検知できないし、この方法の処理は複雑である。

蓄電池の短時間検査方法として開発された他の例として、蓄電池の内部インピーダンスを測定する方法が知られている。
たとえば、特許第２５３６２５７号公報（特開平４−９５７８８号公報）は鉛蓄電池の残存容量を検出するため内部インピーダンスを用いる発明を開示している。この発明においては、（１）鉛蓄電池の内部インピーダンスを測定し、（２）測定した鉛蓄電池の内部インピーダンスを、鉛蓄電池のインダクタンス成分Ｌ、電解液抵抗ＲΩ、電荷移動抵抗Ｒct、電気二重層容量Ｃｄ、ワールブルグ・インピーダンスＷ、ワールブルグ係数σからなる等価回路に当てはめて最適解を求め、（３）Ｌ、ＲΩ、Ｒct、Ｃｄ、Ｗ、σの少なくとも一つを初期の値と比較して、その相違から鉛蓄電池の寿命を判定する。
しかしながら、この発明を車両に搭載された鉛蓄電池の状態の検査に用いる場合、エンジンの回転に伴って稼動している発電機から鉛蓄電池への影響、車両に搭載された装備の負荷変動などの影響を受けて鉛蓄電池の内部インピーダンスの測定が困難になる。鉛蓄電池の内部インピーダンスが測定できなければ、初期値と比較できず、寿命も判定できない。
さらにこの発明を実施すると、測定装置の構成が複雑で寸法も大きくなり、価格も高くなる。

また、蓄電池の短時間検査方法として開発された他の例として、蓄電池から放電または充電される電流値を常時測定し、その電流測定値を積算することで、蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する方法（以下、「電流積算法」と呼ぶ）が知られている。
電流積算法においては、電流値の測定誤差により、積算値の誤差が次第に大きくなり、蓄電池の状態が正確に求めることができなくなるという問題点があった。

そのため、「電流積算法」を改良した方法が、特許第２７９１７５１号公報（特開平８−１９１０３号公報）、特開平９−１７１０６５号公報などに提案されている。

特許第２７９１７５１号の発明は、電流積算方式と内部抵抗検出方式を併用してデータ処理して、電気自動車用鉛蓄電池の残存容量を測定する方法であり、電流積算法で蓄電池の残存容量を算出しておき、その残存容量を補正する技術である。すなわち、（１）まず、電流積算法で電気自動車に搭載された鉛蓄電池の残存容量を算出し、（２）さらに、電気自動車用鉛蓄電池の満充電完了時および自動車の走行中の一時停止時に鉛蓄電池の内部インピーダンスを測定し、（３）内部インピーダンスから導出する放電率によって電流積算法で求めた蓄電池の残存容量の値を補正する。
このように、補正残存容量の算出は、予め特定の放電電流値での定電流放電における端子電圧と残存容量のデータテーブルを準備し、自動車走行中に前記特定の放電電流値が一定時間継続したことを検知し、その時の蓄電池の端子電圧を測定し、測定した端子電圧を前記データテーブルに参照して補正のための蓄電池の残存容量を求める。そして、算出した補正用残存容量で、事前に求めた電流積算法の残存容量を補正する。
この方法は自動車用蓄電池の残存容量の検査法として有用であり、鉛蓄電池の残存容量を正確に知る必要がある電気自動車においては重要な技術である。
しかしながら、この発明は、電流積算法による測定に加えて、内部インピーダンスによる測定も実施する必要があり、この方法を実現する測定装置を製造した場合、装置価格が高くなる。特に、この発明は上述した内部インピーダンスを測定することが困難な事態がある。

特開平９−１７１０６５号公報に開示された発明は、電気自動車などの電動車両に搭載された蓄電池（バッテリ）の残存容量を測定するに適した技術である。その理由は、電気自動車においては、その車両が常用する走行速度での放電電流値を上記の特定の放電電流値とすることにより蓄電池の残存容量を求める機会が多いからである。
しかしながら、特開平９−１７１０６５号公報に開示された発明は、内燃機関で動作する車両（通常の自動車）に搭載した蓄電池の残存容量に適さない。その理由は、通常の自動車においては、自動車走行中に頻繁に一定時間継続するような特定の電流値が出現する機会が少ないので、蓄電池の残存容量を求める機会が極めて少ないので、補正すべき残存容量を求めることができないからである。

特開平９−１７１０６５号公報に開示された発明の上記問題を解決する方法としては、たとえば、端子電圧と残存容量のデータテーブルを複数個用意し、複数の電流値で残存容量の判定を行うことも考えられる。
しかしながら、そのような方法を実施するためには、複数個のデータテーブルを用意する必要があり、処理が複雑になる。正確な残存容量の測定のためには、温度と劣化状態により該蓄電池の端子電圧と残存容量の関係が変化する場合、それに応じてさらに多くのデータテーブルを用意することが必要になるので、多量のデータを記憶させ、処理させるには複雑な装置が必要になると推察される。また、そのような多量のデータを作成する作業も厄介である。蓄電池の劣化状態の判断も難しい。

特開昭５３−１２７６４６号公報 特開平１−１２９１７７号公報 特開昭６３−２７７７６号公報 特開平１−３９０６８号公報 特許第２５３６２５７号 特許第２７９１７５１号（特開平８−１９１０３号公報） 特開平９−１７１０６５号公報

以上の様な従来技術を車両に搭載された蓄電池の残存容量測定方法に適用するには、従来技術では、確実な判定が出来ない等の問題点があった。
たとえば、電流積算法にあっては、適切なタイミングで、他の手法によって蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定し、その測定値と電流の積算によって求めた残存容量またはＳＯＣとを互いに参照して、残存容量またはＳＯＣの修正を行う方法を開発する必要がある。

本発明の目的は、精度の高い二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定可能な方法を提供することにある。
また本発明の他の目的は、簡便な方法で車両などに搭載された二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを実時間で判定可能な方法と装置を提供することにある。

本願発明者は、二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣが端子電圧で規定できること、そして、その端子電圧と放電電流との関係において一次式として規定されることを見いだした。
そのような二次蓄電池を車両に搭載した場合における残存容量またはＳＯＣの判定に際しては、測定した二次蓄電池の端子電圧をそのまま使用すると判定誤差が発生する可能性がある。そこで、実際の放電電流を測定して上記関係式に導入して演算端子電圧を求め、その演算端子電圧と実測した端子電圧とから車載の二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定することとした。

また本願発明者は、上記負荷などの影響を受けない二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定するための端子電圧と放電電流との関係式を求めるに際して、精度を高める方法を見いだした。もちろん、関係式を求める作業（処理）は実時間性が要求されないから、多少時間がかかってもよいし、上述した方法、たとえば、電流積算法などを適用することもできる。

本発明の第１の観点によれば、二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定するために用いる端子電圧を求めるため、各残存容量またはＳＯＣにおける放電電流（Ｉ_j ）とそのときの端子電圧（Ｖ_SOC ）とを関連付ける関係式、Ｖ_SOC ＝ａ_SOC ×Ｉ_j ＋ｂ_SOC （ただし、Ｖ_SOC は端子電圧、Ｉ_j は放電電流、ａ_SOC は第１係数、ｂ_SOC は第２係数である）を求める方法であって、
第１放電特性試験として、前記二次蓄電池の既知の複数の残存容量またはＳＯＣの各残存容量またはＳＯＣにおいて、異なる第１放電電流（Ｉ_j ）で端子電圧が安定する第１放電時間の間放電し、第１放電特性試験における前記二次蓄電池の端子電圧を測定し、
各残存容量またはＳＯＣにおいて測定して得られた複数組の端子電圧と前記各第１放電電流とから前記第１係数（ａ_SOC ）を求め、
第２放電特性試験として、前記二次蓄電池を第２放電電流で放電し、第２放電特性試験における前記二次蓄電池の端子電圧を測定し、
第２放電特性試験で得られた時間経過と測定した端子電圧とから、前記第２係数ｂ_SOC
を求め、
前記求めた第１係数ａ_SOC および第２係数ｂ_SOC を前記関係式に適用する、
二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定するための関係式を求める方法が提供される。

好ましくは、前記第１放電特性試験において、次の残存容量またはＳＯＣにおける第１放電特性試験を行うため、今回の第１放電特性試験の後、所定の放電電流で放電して前記次の残存容量またはＳＯＣの値に調整する調整用放電を行う。

特定的には、前記各残存容量に対する端子間電圧と電流値の関係式を求める工程は、
満充電時の二次蓄電池が前記各残存容量のいずれより大きな電池容量を有する既知の二次蓄電池について、満充電時において、それぞれ一定の複数の第１放電電流（Ｉ１〜Ｉ４）を第１放電時間（Ｔ１１、Ｔ１２）の間だけ放電し、この時の端子間電圧を測定する第１測定工程と、
一定の第２放電電流で放電を任意の時間継続して放電容量を調整する第２工程と、
前記第１測定工程と前記第２工程とを、前記第２工程中に前記二次蓄電池の端子電圧が規定最低電圧（Ｖ₀ ）以下になるまで反復させる第３工程と、
前記二次蓄電池の端子電圧が規定最低電圧（Ｖ₀ ）以下になったとき、前記一定の複数の第１電流と前記第１放電時間の積の総和である第１測定工程にて放電される放電容量と、第１測定工程を実施した回数（ｎ）の積で規定される第１の放電容量と、前記第２の工程において前記二次蓄電池の端子電圧が規定最低電圧（Ｖ₀ ）まで降下するまで繰り返して実施され、前記一定の第２放電電流で放電した時間の合計時間と前記一定の第２放電電流との積で規定される第２放電容量と、第１放電容量と第２放電容量とを合計した第３放電容量を前記二次蓄電池の全放電容量（Ｑ１）と規定し、
各第１測定工程を実施する前までに、前記第２放電電流による放電容量および前記第１測定工程によって放電される放電容量の合計容量を、前記二次蓄電池の全放電容量（Ｑ１）から差し引いた各残存容量について、前記第１係数（ａ_SOC ）を求め、
前記第１係数（ａ_SOC ）を求める際の前記二次蓄電池の各残存容量の百分率（Ａｎ）を前記第１係数（ａ_SOC ）を求める際の前記二次蓄電池の各残存容量と前記二次蓄電池の全放電容量（Ｑ１）とから求め、
前記蓄電池と同様または電池容量が等しい二次蓄電池について、満充電時において、一定の第３電流（Ｉｄ３）で任意の時間継続して所定の端子間電圧まで降下するまで放電し、このときの端子間電圧を測定する第３測定工程と、
第３電流（Ｉｄ３）と放電時間（Ｔ３）の積で規定される第４放電容量を全放電容量（Ｑ２）と規定し、全放電容量（Ｑ２）の百分率Ｂｎと端子間電圧との関係を求めて、その結果に基づいて前記第２係数ｂ_SOC を求める工程と
を有する。

また特定的には、前記全放電容量（Ｑ２）の百分率Ｂｎと端子間電圧との関係を示す結果から、前記請求項１記載の百分率（Ａｎ）と一致する百分率（Ｂｎ）のときの端子間電圧（Ｖｎ）及び前記放電電流（Ｉｄ３）を求める工程を有する。

さらに特定的には、前記関係式の傾きと、前記百分率（Ｂｎ）のときの端子間電圧（Ｖｎ）および前記放電電流（Ｉｄ３）とから前記第２係数（ｂ_SOC ）を求める工程を有する。

本発明の第２の観点によれば、上記関係式を求める方法で求めた第１係数（ａ_SOC ）および第２係数（ｂ_SOC ）を端子電圧と、残存容量またはＳＯＣに対応づけてテーブル化し、残存容量またはＳＯＣを判定すべき二次蓄電池の放電電流を測定し、該測定した放電電流を前記関係式に導入して演算端子電圧（Ｖ_SOC ）を算出し、前記測定した端子電圧と前記算出した演算端子電圧（Ｖ_SOC ）とを比較照合して二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する、二次蓄電池の残存容量を判定する方法が提供される。
前記測定した端子電圧が、前記演算端子電圧の隣接する２つの間に位置するとき、補間して対応する端子電圧を算出し、該算出した端子電圧に応じて前記二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する。

本発明の第３の観点によれば、既知の二次蓄電池の複数の残存容量またはＳＯＣについて、各残存容量またはＳＯＣにおける放電電流（Ｉ_j ）とそのときの端子電圧（Ｖ_SOC ）とを関連付ける関係式、Ｖ_SOC ＝ａ_SOC ×Ｉ_j ＋ｂ_SOC （ただし、Ｖ_SOC は端子電圧、Ｉ_j は放電電流、ａ_SOC は第１係数、ｂ_SOC は第２係数である）を求める工程と、
前記既知の二次蓄電池と同じか同等の二次蓄電池が車両に搭載されているとき、その二次蓄電池の端子電圧と放電電流とを測定する工程と、
前記測定した放電電流を前記関係式に導入して演算端子電圧（Ｖ_SOC ）を求める工程と、
前記測定した端子電圧と前記求めた演算端子電圧とを比較照合して前記車両に搭載された二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する工程と
を有する二次蓄電池の残存容量を判定する方法が提供される。

好ましくは、前記関係式を求める工程において前記第１係数（ａ_SOC ）および第２係数（ｂ_SOC ）を端子電圧と、残存容量またはＳＯＣに対応づけてテーブル化し、
残存容量またはＳＯＣを判定すべき前記二次蓄電池の放電電流と端子電圧とを測定し、 該測定した放電電流を前記関係式に導入して演算端子電圧（Ｖ_SOC ）を算出し、
前記測定した端子電圧と前記算出した演算端子電圧（Ｖ_SOC ）とを比較照合して、前記残存容量またはＳＯＣを判定すべき二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する。
また好ましくは、前記測定した端子電圧が、前記演算端子電圧の隣接する２つの間に位置するとき、補間して対応する端子電圧を算出し、該算出した端子電圧に応じて前記二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する。

さらに好ましくは、前記二次蓄電池の残存容量を判定する方法で判定した二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを参照して、車両をアイドリングストップさせるか否かを判断する。

本発明の第４の観点によれば、前記第３観点の方法を実施する装置が提供される。
本発明の二次蓄電池の残存容量を判定する装置は、既知の二次蓄電池の複数の残存容量またはＳＯＣについて、各残存容量またはＳＯＣにおける放電電流（Ｉ_j ）とそのときの端子電圧（Ｖ_SOC ）とを関連付ける関係式、Ｖ_SOC ＝ａ_SOC ×Ｉ_j ＋ｂ_SOC （ただし、Ｖ_SOC は端子電圧、Ｉ_j は放電電流、ａ_SOC は第１係数、ｂ_SOC は第２係数である）を保存するメモリ手段と、前記既知の二次蓄電池と同じか同等の二次蓄電池が車両に搭載されているとき、その二次蓄電池の端子電圧と放電電流とを測定する手段と、前記測定した放電電流を前記関係式に導入して演算端子電圧（Ｖ_SOC ）を求める第１演算手段と、前記測定した端子電圧と前記演算端子電圧とを比較照合して前記車両に搭載された二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する判定手段とを有する。

好ましくは、前記二次蓄電池の残存容量を判定する装置で判定した二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを参照して、車両をアイドリングストップさせるか否かを判断する手段を有する。

本発明においては、二次電池の各残存容量またはＳＯＣにおける端子電圧と電流との関係式を一次方程式として表し、その一次方程式の係数として２種の放電特性試験により求めた２種の係数、すなわち、第１係数ａ_SOC と第２係数ｂ_SOC とを用いるので、正確な残存容量またはＳＯＣが判定できる。

このように求めた関係式を実際の、たとえば、車載の二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣの判定に使用するとき、実際に測定した端子電圧を関係式で演算して求めた端子電圧と比較対照させるので、車載の二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを正確に判定できる。
なお、関係式は１次式であるため、演算が容易である。

本発明の基本態様
図１を参照して本発明の基本態様を述べる。
図１は本発明の基本形態としての処理工程を図解した図である。

ステップＳ１：残存容量またはＳＯＣが既知の鉛蓄電池について事前に端子電圧Ｖ _SOC と放電電流との関係式を求める。
本発明の第１実施の形態において、二次蓄電池、たとえば、蓄電池の各残存容量またはＳＯＣが、端子電圧と放電電流との関係式として規定されることを前提として、下記関係式における第１係数ａ_SOC および第２係数ｂ_SOC を求める（ステップＳ１）。

Ｖ_SOC ＝ａ_SOC ×Ｉ＋ｂ_SOC
ただし、Ｖ_SOC はある残存容量またはＳＯＣにおける
蓄電池の端子電圧であり、
Ｉは放電電流であり、
ａ_SOC は第１係数であり、
ｂ_SOC は第２係数である。
・・・（１）

残存容量またはＳＯＣが既知の鉛蓄電池について蓄電池のある残存容量またはＳＯＣにおける端子電圧Ｖ_SOC が式１で規定できると、既知の残存容量またはＳＯＣと同じ車載など他の状況で利用される二次蓄電池、たとえば、蓄電池についても、簡単な演算で実測した放電電流から端子電圧Ｖ_SOC が計算でき、計算して求めた演算端子電圧Ｖ_SOC を用いてその蓄電池の残存容量またはＳＯＣを求めることができる。
残存容量またはＳＯＣの測定方法の実施には実時間性は要求されないので、公知の正確な残存容量またはＳＯＣを測定する方法、たとえば、上述したいずれかの方法、たとえば、電流積算法を改善した方法などを適用することができる。

式１は簡単な一次式であり、演算が容易である上に、メモリに記憶するデータが基本的には、第１係数ａ_SOC と第２係数ｂ_SOC とだけで良いのでメモリの記憶量も少なくて済むという利点がある。
このように放電電流を測定し、測定した放電電流から端子電圧Ｖ_SOC を求め、原理的に求めた端子電圧Ｖ_SOC を用いて蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定することは、種々の制限が課される車載の蓄電池の残存容量またはＳＯＣの判定には好適である。
そこで、残存容量またはＳＯＣが既知の蓄電池について、各残存容量またはＳＯＣについて事前に、式１を満足させる第１係数および第２係数を求めて、式１を確立させる。
式１における第１係数ａ_SOC および第２係数ｂ_SOC の求め方については後述する。

ステップＳ２：実際の鉛蓄電池の残存容量またはＳＯＣの判定
式１が求まると、式１を求めるときに使用した蓄電池と同じか同等の蓄電池が負荷などの影響を受ける蓄電池、たとえば、車載した蓄電池について放電電流を測定して式１に導入すると、原理的には、車載の蓄電池の残存容量またはＳＯＣの実時間判定に使用できる。そのため下記のステップＳ２ａ〜Ｓ２ｃの処理を行う。

ステップＳ２ａ：データテーブル化処理
実時間での実際の、たとえば、車載の鉛蓄電池の残存容量またはＳＯＣの判定の準備作業として、式１の第１係数および第２係数を端子電圧Ｖ_SOC に対応付けて、たとえば、図１０を参照して後述する演算手段１０のメモリ部に記憶する。

ステップＳ２ｂ〜Ｓ２ｃの詳細については後述するが、これの処理過程において、二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを算出する。

ステップＳ３：判定した残存容量またはＳＯＣの活用
必要に応じて、判定した残存容量またはＳＯＣに基づいて、たとえば、鉛蓄電池の交換時期の判断、または、第２実施の形態として述べるアイドリングストップ処理などを行う。

第１実施の形態
本発明の第１実施の形態として、図２を参照して、事前に既知の残存容量またはＳＯＣの蓄電池について、式１を満足させる第１係数ａ_SOC および第２係数ｂ_SOC を求める方法の概要について述べる。
図２は式１における第１係数ａ_SOC および第２係数ｂ_SOC の求め方を図解した工程図である。

第１係数ａ _SOC の算出
ステップＳ１１：式１の第１係数ａ_SOC を求めるために、図３を参照して述べる第１放電特性試験を行う。

ステップＳ１２：第１放電試験の測定結果である端子電圧と放電電流との関係から第１係数ａ_SOC を求める。

第２係数ｂ _SOC の算出
ステップＳ１３：式１の第２係数ｂ_SOC を求めるために、図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照して述べる満充電状態の蓄電池について第２放電試験を行い、放電時間と端子電圧との関係を求める。

ステップＳ１４：第２放電試験で求めた満充電状態の蓄電池の結果から各残存容量またはＳＯＣについての端子電圧と放電電流との関係を求める。

ステップＳ１５：ステップＳ１４の結果から第２係数ｂ_SOC を求める。

第１係数の求め方の詳細
以下、第１係数ａ_SOC の求め方の詳細を図３を参照して述べる。
図３は第１係数ａ_SOC の求め方を図解した工程図である。図３に図解した工程は手動でも行うことができるが、本実施の形態においては、たとえば、コンピュータを用いて自動的に行う場合について述べる。
第１係数ａ_SOC および第２係数ｂ_SOC の算出に際しては、たとえば、車載の蓄電池と同等または同じ規格で特性が公知（既知）の蓄電池を準備する。以下、この蓄電池について下記の処理を行う。

ステップＳ２１：放電特性試験反復回数指標ｎを１に初期化する。
放電特性試験反復回数指標ｎは下記に述べる放電特性試験を何回行い、その結果、蓄電池からどれだけ放電されたからを演算するために使用する指標である。

ステップＳ２２：放電電流管理指標ｊを１に初期化する。
放電電流管理指標ｊは図４を参照して後述するように、放電試験を行うとき放電電流の値Ｉ_j を異ならせることを管理する指標である。

放電特性試験反復回数指標ｎおよび放電電流管理指標ｊとも手動で放電試験を行う場合は、放電試験者が記憶していればよいので特に必要ではない。しかしながら、コンピュータで自動的に放電特性試験を行う場合には便利である。

ステップＳ２３〜２５：図４および下記に例示する各第１放電電流Ｉ_j で各第１放電時間ｔ_j の間、連続的に放電を行い、そのときの既知の蓄電池の端子電圧Ｖ１〜Ｖ４を測定する。
本実施の形態においては、図４に図解したように、Ｉ１〜Ｉ４（ｊ＝１〜４）の４種の第１放電電流で連続的に放電試験を行い蓄電池の端子電圧Ｖ１〜Ｖ４を測定する。本実施の形態では最大放電電流管理指標ｊ_max は４である。
図４は本発明の第１放電特性試験を方法を図解したグラフであり、横軸は時間経過を示し（または放電時間を示し）、縦軸は第１放電電流の値と変化を示す図である。

たとえば、充電時の蓄電池の容量が２０Ａｈの蓄電池をサンプル（試料）として用い、満充電状態の蓄電池について第１放電試験を行う場合の、第１放電電流Ｉ１〜Ｉ４と放電時間ｔ_j の例示を下記表１に示す。
ただし、第１放電電流と第１放電時間は設定したものであるが、端子電圧Ｖ１〜Ｖ４は測定値であり、設定値ではない。

（表１）
インデックスｊ 放電電流 放電時間 端子電圧
ｊ＝１ Ｉ１＝ ５Ａ ｔ１＝Ｔ１１（秒） Ｖ１
ｊ＝２ Ｉ１＝１０Ａ ｔ２＝Ｔ１２（秒） Ｖ２
ｊ＝３ Ｉ１＝２０Ａ ｔ３＝Ｔ１２（秒） Ｖ３
ｊ＝４ Ｉ１＝３０Ａ ｔ４＝Ｔ１２（秒） Ｖ４

本例では、簡単化のため、ｔ２＝ｔ３＝ｔ４＝Ｔ１２（秒）とした。
このように、たとえば、Ｉ１〜Ｉ４の４種の第１放電電流で連続的に放電試験を行い、そのときの端子電圧Ｖ１〜Ｖ４を測定する。
第１放電電流Ｉ_j の値を変化させるのは、ある残存容量またはＳＯＣにおける種々の状態で端子電圧を測定するためであり、さらに、この放電処理を行うことにより、初期状態に満充電状態の蓄電池の残存容量またはＳＯＣを２回目のために、たとえば、７０％まで低下させ、３回目のために、たとえば、４０％まで低下させ、４回目のために、たとえば、１０％まで低下させるために設定している。
このように、第１放電電流の値は比較的大きいので、第１放電時間ｔ１〜ｔ４は長くとる必要はなく、端子電圧が安定して正確な測定ができるだけの時間であればよい。

ステップＳ２６：一定の第２放電電流（定電流放電用放電電流）Ｉ_d で第２放電時間（定電流放電用放電期間）ｔ_d だけ定電流放電を行う。
この定電流放電処理は次の放電特性試験のために残存容量またはＳＯＣの調整を行うためである。
たとえば、第２放電電流Ｉ_d ＝４Ａであり、第１放電電流Ｉ１＝５Ａより低い。また、第２放電時間ｔ_d に比較すると、第１放電時間ｔ１〜ｔ４（Ｔ１１、Ｔ１２）は短い。たとえば、ｔ_d ＝３０分、Ｔ１１＝１分、Ｔ１２＝３０秒である。
このように、第１放電電流Ｉ_j より低い第２放電電流Ｉ_d で第１放電時間より長い第２放電時間ｔ_d で残存容量またはＳＯＣを調整する。

ステップＳ２７：放電の結果、実測した端子電圧Ｖが規定最低電圧Ｖ₀ 、たとえば、１０．５Ｖまで低下したか否かを判定する。規定最低電圧Ｖ₀ とはその蓄電池をこの電圧以下、換言すれば、そのときの残存容量またはＳＯＣ以下では使用しない限界を示す電圧である。

満充電状態の蓄電池についてのステップＳ２３、Ｓ２６による第１回放電では、通常、実測した端子電圧Ｖが規定最低電圧Ｖ₀ までは低下しない。その場合は、放電特性試験反復回数指標ｎを更新して（ｎ＝ｎ＋１）、再び、ステップＳ２２からの動作を反復する。

複数回上記放電特性試験を行い、すなわち、残存容量またはＳＯＣが満充電状態から、たとえば、７０％程度、４０％程度、１０％程度と低下してくると、たとえば、ステップＳ２７の判定時に実測端子電圧Ｖが規定最低電圧Ｖ₀ 以下に低下する。その場合は上述した放電試験を終了する。

また放電特性試験反復回数指標ｎが最大回数ｎ_max 以上に到達しても、ステップＳ２７の判定時の実測端子電圧Ｖが、規定最低電圧Ｖ₀ 以下に低下しない場合も、異常状態として上述した放電試験を終了する。

たとえば、放電電流Ｉ１＝５ＡでＴ１１秒間、放電電流Ｉ２＝１０Ａ、Ｉ３＝２０Ａ、Ｉ４＝３０ＡでそれぞれＴ１２秒間連続して放電させた時の放電容量Ｄ１１は下記式で表される。コンピュータは下記の演算を行う。

Ｄ１１（Ａｈ）＝｛５（Ａ）×Ｔ１１＋（１０（Ａ）＋２０（Ａ）＋３０（Ａ））×Ｔ１２｝／３６００

放電容量Ｄ１１の単位はＡｈであり、秒単位で時間を測定して求めた放電容量Ｄ１１を１時間当たりの単位に変換するため、（１時間＝６０秒×６０分＝）３６００で割っている。
上述したように、たとえば、第１放電電流Ｉ１＝５Ａで第１放電時間Ｔ１１秒間、第１放電電流Ｉ２＝１０Ａ、Ｉ３＝２０Ａ、Ｉ４＝３０Ａをそれぞれ第１放電時間Ｔ１２秒間連続して放電させて、その際の供試蓄電池の端子間電圧を測定する回数（放電特性試験反復回数指標）はｎである。したがって、これらの測定において放電した合計の放電容量Ｄ１２は下記式で表される。コンピュータは下記の演算を行う。

Ｄ１２（Ａｈ）＝Ｄ１１×ｎ

たとえば、第２放電電流Ｉ_d ＝４Ａの定電流放電で第２放電時間ｔ_d ＝Ｔ２１時間行った時の放電容量Ｄ２は下記式で表される。コンピュータは下記の演算を行う。

Ｄ２１（Ａｈ）＝４（Ａ）×Ｔ２１

端子電圧が規定最低電圧Ｖ₀ に低下した時の定電流放電を実施した時間をＴ２２時間とすると、第２放電電流Ｉ_d ＝４Ａで定電流放電させたときの合計の放電容量Ｄ２２は、放電回数をｍ回とすると、下記式で表される。コンピュータは下記の演算を行う。

Ｄ２２（Ａｈ）＝Ｄ２１×ｍ＋４（Ａ）×Ｔ２２

以上から、放電容量Ｄ１２と放電容量Ｄ２２を合計した放電容量つまり供試蓄電池の全放電容量Ｄ３は下記式で表される。コンピュータは下記の演算を行う。

Ｄ３（Ａｈ）＝Ｄ１２＋Ｄ２２

たとえば、第１放電電流Ｉ１＝５Ａを第１放電時間Ｔ１１秒間、第１放電電流Ｉ２＝１０Ａ、Ｉ３＝２０Ａ、Ｉ４＝３０Ａをそれぞれ第２放電時間Ｔ１２秒間連続して放電させて、その際の供試蓄電池の端子間電圧を実測する過程の前までに実施された前回の５ＡをＴ１１秒間、１０Ａ、２０Ａ、３０ＡをそれぞれＴ１２秒間連続して放電させて、その際の供試蓄電池の端子間電圧を実測する過程の放電容量と、供試蓄電池から第２放電電流Ｉ_d ＝４Ａの定電流放電で放電された放電容量の総和をＤ４とすると、第１放電電流Ｉ１＝５ＡをＴ１１秒間、第１放電電流Ｉ２＝１０Ａ、Ｉ３＝２０Ａ、Ｉ４＝３０ＡをそれぞれＴ１２秒間連続して放電させて、その際の供試蓄電池の端子間電圧を実測する各過程における電池容量は、複数の値となる残存容量Ｄ５として表され、下記式で表される。コンピュータは下記の演算を行う。

Ｄ５（Ａｈ）＝Ｄ３−Ｄ４

複数の残存容量Ｄ５のそれぞれの残存容量において測定された、たとえば、第１放電電流Ｉ１＝５Ａ、第１放電電流Ｉ２＝１０Ａ、Ｉ３＝２０Ａ、Ｉ４＝３０Ａに対応する端子間電圧の関係を図５（Ａ）〜（Ｄ）に示す。
図５（Ａ）〜（Ｄ）に図解したグラフは、コンピュータが演算処理して、プロットした放電電流値と端子間電圧との関係を最小二乗法により近似した結果であり、特性曲線Ｌｌ〜Ｌ４のそれぞれがほぼ直線として表すことが出来る。そして、特性曲線Ｌｌ〜Ｌ４までの近似直線の傾きを第１係数ａ_SOC とする。
このときの全放電容量Ｄ３に対する複数の残存容量Ｄ５の百分率を計算するとＤ５／Ｄ３×１００％となる。この演算もコンピュータが行う。
この場合、複数の残存容量Ｄ５の百分率は、表２に示すように、たとえば、１００％、７０％、４０％、１０％であり、特性直線Ｌｌ〜Ｌ４に対応する。Ｉは第１放電電流であり、Ｖ_SOC は各残存容量またはＳＯＣについての端子電圧Ｖ₁₀₀ 、Ｖ₇₀、Ｖ₄₀、Ｖ₁₀である。
表２は蓄電池の各残存容量における蓄電池の端子電圧と電流との関係を示す。

（表２）
全放電容量に対する 端子電圧Ｖ_SOC 第１係数ａ_SOC 第２係数ｂ_SOC
残存容量またはＳＯＣ
１００％ Ｖ₁₀₀ ＝ a1 (＝0.02) ×Ｉ ＋ b1
７０％ Ｖ₇₀ ＝ a2 (＝0.03) ×Ｉ ＋ b2
４０％ Ｖ₄₀ ＝ a3 (＝0.04) ×Ｉ ＋ b3
１０％ Ｖ₁₀ ＝ a4 (＝0.05) ×Ｉ ＋ b4

表２から関係式１、Ｖ_SOC ＝ａ_SOC ×Ｉ＋ｂ_SOC における第１係数ａ_SOC が求められたことが分かる。
ただし、関係式１における第２係数ｂ_SOC1に該当するｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４は未知数であり、その求め方を下記に述べる。

第２係数の求め方
第１係数ａ_SOC を求める際に使用した蓄電池と同じかまたは同様の蓄電池を試料（サンプル）とし、その蓄電池を満充電状態とする。
図６に図解したように、たとえば、第２放電電流Ｉ_d ＝４Ａで定電流放電を蓄電池の端子間電圧が規定最低電圧Ｖ₀ 、たとえば、１０．５Ｖに低下するまで、放電を行う。その放電時間をＴ３１とする。
この放電試験において、経過時間（放電時間）とそのときの蓄電池の端子電圧Ｖを測定する。その結果をプロットした例を図７に示す。図７において横軸は放電時間を示し、縦軸は端子電圧を示す。

このときの全放電容量Ｄ６は、たとえば、下記式で表される。コンピュータは下記の演算を行う。

Ｄ６（Ａｈ）＝４（Ａ）×Ｔ３１

このときの全放電容量Ｄ６に対する蓄電池の任意の残存容量Ｄ７の百分率Ｄ７／Ｄ６×１００％は容易に計算することが可能であり、図８に例示するように各百分率における電流値と端子間量圧の関係を得ることができ、これにより第２係数ｂ_SOC を決定する。
図８は図６に図解した定電流放電により取得した蓄電池の残存容量と端子電圧との関係を示しており、横軸に蓄電池の各残存容量を示し、縦軸に蓄電池の端子電圧を示す。

第１係数ａ_SOC を求めたときの全放電容量に対する複数の残存容量の百分率（１００％、７０％、４０％、１０％）と一致する残存容量の時の電流と端子間電圧の関係を図８に例示した第２係数から求めることが可能であり、求めた結果の例を表３に示す。
表３は蓄電池の各残存容量における蓄電池の端子間電圧と電流の関係を示す、第２係数の例示である。第２係数ｂ_SOC は関係式１の切片を意味している。

（表３）
第２係数ｂ _AOC
b1=12.42
b2=12.18
b3=11.74
b4=11.3

実際の関係式の例
以上から、例示的な関係式１は下記で規定される。

（表４）
全放電容量に対する 端子電圧Ｖ_SOC ａ_SOC ｂ_SOC
残存容量またはＳＯＣ
１００％ Ｖ₁₀₀ ＝ 0.02 × Ｉ ＋ 12.42
７０％ Ｖ₇₀ ＝ 0.03 × Ｉ ＋ 12.18
４０％ Ｖ₄₀ ＝ 0.04 × Ｉ ＋ 11.74
１０％ Ｖ₁₀ ＝ 0.05 × Ｉ ＋ 11.3

表４に例示した関係式は、代表的な蓄電池蓄電質の残存容量またはＳＯＣである１００％（満充電状態）、７０％、４０％、１０％についての関係式である。
この関係式は図９（Ａ）に例示した曲線として表すことができる。

以下、図１のステップＳ２、図９（Ｂ）、および、図１０に図解したコンピュータおよびメモリを内蔵した演算手段１０、電流計８および電圧計７を参照して述べる。
図１のステップＳ２ａ：上記関係式をデータテーブル化して、たとえば、図１０に図解したコンピュータを内蔵した演算手段１０におけるメモリ部に記憶する。

図１、ステップＳ２ｂ：あるタイミングにおいて、電流計８でバッテリ３に流れる電流Ｉ、および、電圧計７でバッテリ３の端子電圧Ｖを測定する。
測定した電流Ｉを各残存容量または各ＳＯＣについての関係式に代入して、測定した電流Ｉの時の各残存容量または各ＳＯＣにおける電圧Ｖ_SOC=10% 、Ｖ_SOC=40% ，Ｖ_SOC=70%
、Ｖ_SOC=100%を求める。このようにして求めた電圧を各残存容量における演算端子電圧Ｖ_SOC という。

図１、ステップＳ２ｃ：電圧計７で測定した端子電圧Ｖと、上記演算で求めた演算端子電圧Ｖ_SOC=10% 、Ｖ_SOC=40% ，Ｖ_SOC=70% 、Ｖ_SOC=100%とを比較対照し、端子電圧Ｖが演算端子電圧とのどの範囲に位置するか判定する。
図９（Ｂ）に図解した例示においては、比較対照の結果、測定した端子電圧Ｖは、演算で求めた端子電圧Ｖ_SOC=40% とＶ_SOC=70% との間に位置することが分かる（Ｖ_SOC=40% ＜Ｖ＜Ｖ_SOC=70% ）。このことから、あるタイミングにおける二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣは満充電時の残存容量またはＳＯＣの４０％より多く（高く）、７０％より少ない（低い）ことが分かる。
さらに、あるタイミングにおける二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣは、下記式に基づいて直線補間することによって求めることができる。

ＳＯＣ_V ＝0.4
＋（0.7 −0.4 ）×((Ｖ_SOC=70% −Ｖ)/( Ｖ_SOC=70% −Ｖ_SOC=40% )

上述したステップＳ２ｃの処理を、好ましくは、図１０に図解したコンピュータのＣＰＵを内蔵した演算手段１０において行う。
このように、演算手段１０を用いれば図９（Ａ）に例示したデータについて、図９（Ｂ）に図解したように、１０〜１００％の範囲で残存容量またはＳＯＣについて端子電圧Ｖ_SOC と放電電流との関係を容易に求めることができる。
換言すれば、鉛蓄電池３の残存容量またはＳＯＣ＝１〜１００％について、測定した放電電流と端子電圧、および、演算端子電圧Ｖ_SOC から、残存容量またはＳＯＣを求めることができる。

なお本実施の形態の実施に際しては、特別複雑な構成要素を必要とせず、演算手段１０における信号処理も特に複雑ではないので、容易かつ低価格で実用化できる。

第２実施の形態
本発明の第２の実施の形態として、車両の走行中に、渋滞または交差点などで一時停車中に内燃機関（エンジン）を停止する、いわゆるアイドリングストップ機能を有する車両に搭載された二次蓄電池の残存容量および劣化状態を判定する方法とその装置、および、二次蓄電池の残存容量および劣化状態の判定結果に基づいてアイドリングストップの処理を行う方法と装置について述べる。

図１０は本発明の第２実施の形態の二次蓄電池の残存容量および／または劣化状態を判定する装置（以下、残存容量・劣化状態判定装置）の構成図である。
車両、たとえば、普通の乗用車には、バス（ブス）９を介して接続されているスタータ１、発電機（オルタネータ）２、二次蓄電池３、電気装備４、および、エンジン５、エンジン制御ユニット６が搭載されている。
二次蓄電池３としては、鉛蓄電池を用いた場合について述べる。
電気装備４は、たとえば、照明灯、方向指示灯、ハザードランプなどの各種ライト（ランプ）、ミラー駆動モータ、操作パネル、空調機など電気で動作する車両に搭載されたものを総称している。

図１０に図解した残存容量・劣化状態判定装置は、鉛蓄電池３の端子電圧を測定する電圧計７と、二次蓄電池３に流れる放電電流を測定する電流計８と、鉛蓄電池３の残存容量・劣化状態を算出する演算手段１０と、演算手段１０の結果を表示する表示手段１６を有する。
図１０に図解した残存容量・劣化状態判定装置には、演算手段１０の結果に応じた車両の駆動制御処理を行う図示しない制御手段を含めることができる。なおエンジン制御ユニット６も制御手段の一部を構成しているが、ここでは、演算手段１０の結果に基づいてエンジン５の各種制御を行う専用制御手段として図解している。
さらに、演算手段１０の結果に応じてアイドリングストップ（ＩＳ）処理を行うアイドリングストップ（ＩＳ）処理手段１４を含めることができ、この場合、残存容量・劣化状態判定装置はアイドリングストップ処理機能を有する、二次蓄電池の残存容量および／または劣化状態を判定する装置となる。

スタータ１は車両の始動時に鉛蓄電池３からの給電によりエンジン５を動作させる電力を提供する。
オルタネータ２は車両が始動してエンジン５が回転動作すると起動して発電を行う。オルタネータ２の発電により電気装備４への給電が行われる他、鉛蓄電池３が充電される。

演算手段１０は、マイクロコンピュータなどの演算部とメモリ部を有しており、メモリ部に表４および図９（Ａ）に例示した、１００％、７０％、４０％、１０％ の各残存容量またはＳＯＣについての放電電流と端子電圧Ｖ_SOC との関係式に用いる第１係数と第２係数と端子電圧Ｖ_SOC とがデータテーブルとして記憶されている。

電流計８は鉛蓄電池３に流れる充放電電流を計測する。なお、電流計８の読みが負の場合鉛蓄電池３から電気装備４などに放電電流が流れていることを示し、正の場合発電機（オルタネータ）２から鉛蓄電池３に充電電流が流れていることを示す。
電流計８で検出した放電電流を演算手段１０の演算部、通常、マイクロコンピュータのＣＰＵ１０に入力し、メモリ部に記憶させた第１係数と第２係数とを用いて関係式１を演算すると、演算端子電圧Ｖ_SOC を計算することができる。

そして、演算手段１０のＣＰＵは、実測した電流と端子電圧、および、演算端子電圧Ｖ_SOC から、第１実施の形態として上述した方法で鉛蓄電池３の残存容量またはＳＯＣを判定する。

演算手段１０のＣＰＵは、判定した残存容量またはＳＯＣを表示手段１６を介して出力することができる。
表示手段１６は、演算手段１０の結果を車両のドライバなどに表示して示す装置であり、たとえば、車両のダッシュボード部分に設けた液晶表示器であり、普通乗用車の操作パネル部分の表示器と兼用することもできる。
たとえば、ドライバまたは整備士が現在の鉛蓄電池３の残存容量またはＳＯＣを知りたいときは、図示しない操作部を介して演算手段１０にアクセスして演算手段１０のメモリ部に保存されている残存容量またはＳＯＣを、たとえば、表示手段１６または車両の操作パネルの表示部に表示して残存容量またはＳＯＣを確認することができる。その結果、適切なタイミングで鉛蓄電池３を交換することができる。あるいは、車両に何らかの故障が発生した場合、演算手段１０で算出した残存容量またはＳＯＣをチェックして、その不具合の原因が鉛蓄電池３のＳＯＨが低いために起きたか否かを診断できる。

また好ましくは、演算手段１０のＣＰＵは判定した残存容量またはＳＯＣをアイドリングストップ（ＩＳ）処理手段１４に出力する。
ＩＳ処理手段１４は演算手段１０のＣＰＵが判定した鉛蓄電池３の残存容量またはＳＯＣが、アイドアイドリングストップ中、電気装備４の最低限の給電部分に給電でき、所定時間アイドリングストップした後、スタータ１を再起動して再び車両を正常に動作させるだけの電力が鉛蓄電池３に残存している否かを判定し、その余裕があるとき、アイドリングストップ処理を行う。

以上のように、本発明の第２実施の形態によれば、第１実施の形態により求めた精度の高い関係式を適用することにより、正確に車載の鉛蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定することができる。
その結果、鉛蓄電池３の残存寿命が予測でき、適切なタイミングで鉛蓄電池３を交換することも可能となる。
また、適切にアイドリングストップ処理を行うこともできる。

なお本実施の形態の実施に際しては、特別複雑な構成要素を必要とせず、信号処理も複雑ではないので、容易かつ低価格で実用化できる。

上述した実施の形態は例示であり、本発明の適用に際しては、図面を参照して述べた実施の形態および上記記述に限定されず、明細書および図面に記載された内容に基づいて当業者が想起しうるものは本発明に属すると考えるべきである。
たとえば、以上の実施の形態においては、二次蓄電池として鉛蓄電池を用いた場合について述べたが、本発明は鉛蓄電池に適用が限定されるわけではなく、充電可能な種々の二次蓄電池に適用できる。

図１は本発明の基本形態としての処理工程を図解した図である。 図２は式１における第１係数ａ_SOC および第２係数ｂ_SOC の求め方を図解した工程図である。 図３は第１係数ａ_SOC の求め方を図解した工程図である。 図４は本発明の第１放電特性試験を方法を図解したグラフである。 図５（Ａ）〜（Ｄ）は、既知の鉛蓄電池の残存容量またはＳＯＣについての放電電流と端子電圧との関係を示すグラフである。 図６は定電流放電用放電を行う工程を図解したグラフである。 図７は放電試験における経過時間（放電時間）とそのときの蓄電池の端子電圧Ｖをプロットした例を示すグラフである。 図８は図７に図解した定電流放電により取得した蓄電池の残存容量と端子電圧との関係を示すグラフである。 図９（Ａ）は本発明の第１実施の形態で求めた関係式の内容の例示、および、図９（Ｂ）はその関係式から残存容量またはＳＯＣを求める方法を示すグラフである。 図１０は本発明の第２実施の形態の二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する装置（以下、残存容量・ＳＯＣ判定装置）の構成図である。

符号の説明

１・・スタータ、２・・オルタネータ、
３・・二次蓄電池（鉛蓄電池）、４・・電気装備、５・・エンジン、
６・・エンジン制御ユニット、７・・電圧計、８・・電流計、
１０・・演算手段
１４・・アイドリングストップ（ＩＳ）処理手段
１６・・表示手段

Claims (14)

1. 二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定するために用いる端子電圧を求めるため、各残存容量またはＳＯＣにおける放電電流（Ｉ_j ）とそのときの端子電圧（Ｖ_SOC ）とを関連付ける関係式、Ｖ_SOC ＝ａ_SOC ×Ｉ_j ＋ｂ_SOC （ただし、Ｖ_SOC は端子電圧、Ｉ_j は放電電流、ａ_SOC は第１係数、ｂ_SOC は第２係数である）を求める方法であって、
   第１放電特性試験として、前記二次蓄電池の既知の複数の残存容量またはＳＯＣの各残存容量またはＳＯＣにおいて、異なる第１放電電流（Ｉ_j ）で端子電圧が安定する第１放電時間の間放電し、第１放電特性試験における前記二次蓄電池の端子電圧を測定し、
   各残存容量またはＳＯＣにおいて測定して得られた複数組の端子電圧と前記各第１放電電流とから前記第１係数（ａ_SOC ）を求め、
   第２放電特性試験として、前記二次蓄電池を第２放電電流で放電し、第２放電特性試験における前記二次蓄電池の端子電圧を測定し、
   第２放電特性試験で得られた時間経過と測定した端子電圧とから、前記第２係数ｂ_SOC
   を求め、
   前記求めた第１係数ａ_SOC および第２係数ｂ_SOC を前記関係式に適用する、
   二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定するための関係式を求める方法。
2. 前記第１放電特性試験において、次の残存容量またはＳＯＣにおける第１放電特性試験を行うため、今回の第１放電特性試験の後、所定の放電電流で放電して前記次の残存容量またはＳＯＣの値に調整する調整用放電を行う、
   請求項１記載の二次蓄電池の残存容量を判定するための関係式を求める方法。
3. 前記各残存容量に対する端子間電圧と電流値の関係式を求める工程は、
   満充電時の二次蓄電池が前記各残存容量のいずれより大きな電池容量を有する既知の二次蓄電池について、満充電時において、それぞれ一定の複数の第１放電電流（Ｉ１〜Ｉ４）を第１放電時間（Ｔ１１、Ｔ１２）の間だけ放電し、この時の端子間電圧を測定する第１測定工程と、
   一定の第２放電電流で放電を任意の時間継続して放電容量を調整する第２工程と、
   前記第１測定工程と前記第２工程とを、前記第２工程中に前記二次蓄電池の端子電圧が規定最低電圧（Ｖ₀ ）以下になるまで反復させる第３工程と、
   前記二次蓄電池の端子電圧が規定最低電圧（Ｖ₀ ）以下になったとき、前記一定の複数の第１電流と前記第１放電時間の積の総和である第１測定工程にて放電される放電容量と、第１測定工程を実施した回数（ｎ）の積で規定される第１の放電容量と、前記第２の工程において前記二次蓄電池の端子電圧が規定最低電圧（Ｖ₀ ）まで降下するまで繰り返して実施され、前記一定の第２放電電流で放電した時間の合計時間と前記一定の第２放電電流との積で規定される第２放電容量と、第１放電容量と第２放電容量とを合計した第３放電容量を前記二次蓄電池の全放電容量（Ｑ１）と規定し、
   各第１測定工程を実施する前までに、前記第２放電電流による放電容量および前記第１測定工程によって放電される放電容量の合計容量を、前記二次蓄電池の全放電容量（Ｑ１）から差し引いた各残存容量について、前記第１係数（ａ_SOC ）を求め、
   前記第１係数（ａ_SOC ）を求める際の前記二次蓄電池の各残存容量の百分率（Ａｎ）を前記第１係数（ａ_SOC ）を求める際の前記二次蓄電池の各残存容量と前記二次蓄電池の全放電容量（Ｑ１）とから求め、
   前記蓄電池と同様または電池容量が等しい二次蓄電池について、満充電時において、一定の第３電流（Ｉｄ３）で任意の時間継続して所定の端子間電圧まで降下するまで放電し、このときの端子間電圧を測定する第３測定工程と、
   第３電流（Ｉｄ３）と放電時間（Ｔ３）の積で規定される第４放電容量を全放電容量（Ｑ２）と規定し、全放電容量（Ｑ２）の百分率Ｂｎと端子間電圧との関係を求めて、その結果に基づいて前記第２係数ｂ_SOC を求める工程と
   を有する、
   請求項１または２記載の二次蓄電池の残存容量を判定するための関係式を求める方法。
4. 前記全放電容量（Ｑ２）の百分率Ｂｎと端子間電圧との関係を示す結果から、前記請求項１記載の百分率（Ａｎ）と一致する百分率（Ｂｎ）のときの端子間電圧（Ｖｎ）及び前記放電電流（Ｉｄ３）を求める工程を有する、
   請求項３記載の二次蓄電池の残存容量を判定するための関係式を求める方法。
5. 前記関係式の傾きと、前記百分率（Ｂｎ）のときの端子間電圧（Ｖｎ）および前記放電電流（Ｉｄ３）とから前記第２係数（ｂ_SOC ）を求める工程を有する、
   請求項４記載の二次蓄電池の残存容量を判定するための関係式を求める方法。
6. 請求項１〜５いずれか記載の二次蓄電池の残存容量を判定するための関係式を求める方法で求めた第１係数（ａ_SOC ）および第２係数（ｂ_SOC ）を演算端子電圧と、残存容量またはＳＯＣに対応づけてテーブル化し、
   残存容量またはＳＯＣ判定すべき二次蓄電池の放電電流と端子電圧とを測定し、
   該測定した放電電流を前記関係式に導入して前記演算端子電圧（Ｖ_SOC ）を算出し、
   前記測定した端子電圧と前記算出した演算端子電圧（Ｖ_SOC ）とを比較照合して二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する、
   工程をさらに有する、
   請求項１〜５いずれか記載の二次蓄電池の残存容量を判定する方法。
7. 前記測定した端子電圧が、前記演算端子電圧の隣接する２つの間に位置するとき、補間して対応する端子電圧を算出し、
   該算出した端子電圧に応じて前記二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する、
   請求項１記載の二次蓄電池の残存容量を判定する方法。
8. 既知の二次蓄電池の複数の残存容量またはＳＯＣについて、各残存容量またはＳＯＣにおける放電電流（Ｉ_j ）とそのときの端子電圧（Ｖ_SOC ）とを関連付ける関係式、Ｖ_SOC
   ＝ａ_SOC ×Ｉ_j ＋ｂ_SOC （ただし、Ｖ_SOC は端子電圧、Ｉ_j は放電電流、ａ_SOC は第１係数、ｂ_SOC は第２係数である）を求める工程と、
   前記既知の二次蓄電池と同じか同等の二次蓄電池が車両に搭載されているとき、その二次蓄電池の端子電圧と放電電流とを測定する工程と、
   前記測定した放電電流を前記関係式に導入して演算端子電圧（Ｖ_SOC ）を求める工程と、
   前記測定した端子電圧と前記求めた演算端子電圧とを比較照合して前記車両に搭載された二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する工程と
   を有する二次蓄電池の残存容量を判定する方法。
9. 前記関係式を求める工程において前記第１係数（ａ_SOC ）および第２係数（ｂ_SOC ）を端子電圧と、残存容量またはＳＯＣに対応づけてテーブル化し、
   残存容量またはＳＯＣを判定すべき前記二次蓄電池の放電電流と端子電圧とを測定し、該測定した放電電流を前記関係式に導入して演算端子電圧（Ｖ_SOC ）を算出し、
   前記測定した端子電圧と前記算出した演算端子電圧（Ｖ_SOC ）とを比較照合して、前記残存容量またはＳＯＣを判定すべき二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する、
   請求項８記載の二次蓄電池の残存容量を判定する方法。
10. 前記測定した端子電圧が、前記演算端子電圧の隣接する２つの間に位置するとき、補間して対応する端子電圧を算出し、
    該算出した端子電圧に応じて前記二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する、
    請求項９記載の二次蓄電池の残存容量を判定する方法。
11. 前記請求項７または８記載の二次蓄電池の残存容量を判定する方法で判定した二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを参照して、車両をアイドリングストップさせるか否かを判断する、
    請求項８〜１０いずれかに記載の二次蓄電池の残存容量を判定する方法。
12. 二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣの履歴を把握することにより、二次蓄電池の劣化または寿命を判定する工程を有する
    二次蓄電池の残存容量を判定する方法。
13. 既知の二次蓄電池の複数の残存容量またはＳＯＣについて、各残存容量またはＳＯＣにおける放電電流（Ｉ_j ）とそのときの端子電圧（Ｖ_SOC ）とを関連付ける関係式、Ｖ_SOC
    ＝ａ_SOC ×Ｉ_j ＋ｂ_SOC （ただし、Ｖ_SOC は端子電圧、Ｉ_j は放電電流、ａ_SOC は第１係数、ｂ_SOC は第２係数である）を保存するメモリ手段と、
    前記既知の二次蓄電池と同じか同等の二次蓄電池が車両に搭載されているとき、その二次蓄電池の端子電圧と放電電流とを測定する手段と、
    前記測定した放電電流を前記関係式に導入して演算端子電圧（Ｖ_SOC ）を求める第１演算手段と、
    前記測定した端子電圧と前記演算端子電圧とを比較照合して前記車両に搭載された二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを判定する判定手段と
    を有する二次蓄電池の残存容量を判定する装置。
14. 前記請求項１３記載の二次蓄電池の残存容量を判定する装置で判定した二次蓄電池の残存容量またはＳＯＣを参照して、車両をアイドリングストップさせるか否かを判断する手段を有する、
    請求項１３記載のアイドリングストップ機能を有する車両。
    

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