JP2007120351A - クランキング回転数検出装置およびバッテリ状態検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際のクランキング回転数が瞬間的に落ち込んでいる場合でも、その落ち込んだクランキング回転数が適切に検出できるクランキング回転数検出装置を提供する。
【解決手段】このクランキング回転数検出装置は、バッテリの出力電圧を検出する電圧センサと、クランキング毎に、前記電圧センサにより検出される前記バッテリの出力電圧の波形に基づき、その所定区間での平均クランキング回転数Ｎａおよび平均電圧値Ｖａを求めて、それら平均クランキング回転数Ｎａおよび平均電圧値Ｖａの対で座標点を定義し、それらクランキング毎に求めた座標点の分布に対する相関直線Ｌを算出する相関直線算出手段と、前記相関直線算出手段により算出された相関直線Ｌを用いて、前記電圧センサにより検出された前記バッテリの出力電圧からその出力電圧の際のクランキング回転数を算出するクランキング回転数算出手段とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンのクランキング回転数を検出するクランキング回転数検出装置および自動車のバッテリの状態を検知するバッテリ状態検知装置に関する。

提案例に係るバッテリ状態検知装置では、電圧センサによりバッテリの出力電圧の波形を検出し、その振幅周期に基づきエンジン着火時のクランキング回転数を求め、そのクランキング回転数が所定の着火可能回転数以上であるか否かを判定し、その判定結果に基づきバッテリが正常か否かを判定していた。

上記の様にバッテリの出力電圧の振幅周期に基づき求めたクランキング回転数は、その振幅周期に亘る平均のクランキング回転数となっているので、実際のクランキング回転数がエンジン着火時で瞬間的に落ち込んでいる場合には、その落ち込んだクランキング回転数を正確に検出できないという欠点があった。

そこで、この発明の課題は、第１に、実際のクランキング回転数が瞬間的に落ち込んでいる場合でも、その落ち込んだクランキング回転数が適切に検出できるクランキング回転数検出装置を提供すること、第２に、実際のクランキング回転数が瞬間的に落ち込んでいる場合でも、その落ち込んだクランキング回転数を適切に検出して、その検出結果に基づきバッテリの状態を適切に検知できるバッテリ状態検知装置を提供することにある。

上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明は、バッテリの出力電圧に基づきエンジンのクランキング回転数を検出するクランキング回転数検出装置であって、前記バッテリの出力電圧を検出する電圧センサと、クランキング毎に、前記電圧センサにより検出される前記バッテリの出力電圧の波形に基づき、その所定区間での平均クランキング回転数および平均電圧値を求めて、それら平均クランキング回転数および平均電圧値の対で座標点を定義し、それらクランキング毎に求めた座標点の分布に対する相関直線を算出する相関直線算出手段と、前記相関直線算出手段により算出された前記相関直線を用いて、前記電圧センサにより検出された前記バッテリの出力電圧からその出力電圧の際のクランキング回転数を算出するクランキング回転数算出手段と、を備えるものである。

請求項２に記載の発明は、前記相関直線算出手段は、前記所定区間内の極大電圧値および極小電圧値の平均値を前記平均電圧値とするものである。

請求項３に記載の発明は、前記相関直線算出手段は、クランキングが行われる毎に、新たな前記座標点を求めて前記分布に追加して、その追加された分布に基づき前記相関直線を算出し直して前記相関直線を更新するものである。

請求項４に記載の発明は、前記相関直線算出手段は、前記分布に含まれる前記座標点の数が所定数以上になると、前記分布に含まれる前記座標点のうちの時間的に古い方の一部の座標点を前記分布から除去して、その除去された分布に基づき前記相関直線を算出し直して前記相関直線を更新するものである。

請求項５に記載の発明は、自動車に搭載されたバッテリの状態を検知するバッテリ状態検知装置であって、請求項１〜請求項４の何れかに記載のクランキング回転数検出装置と、前記クランキング回転数検出装置により検出されたエンジン着火時電圧の際のクランキング回転数が予め設定された所定の着火可能回転数以上であるか否かを判定し、その判定結果に基づき前記バッテリの状態が正常であるか否かを判定する処理手段と、を備えるものである。

請求項６に記載の発明は、自動車に搭載されたバッテリの状態を検知するバッテリ状態検知装置であって、前記バッテリの出力電圧を検出する電圧センサと、エンジンのクランキング回転数を検出するクランク角センサと、前記クランク角センサにより検出されたエンジン着火時のクランキング回転数が予め設定された所定の着火可能回転数以上であるか否かを判定し、その判定結果に基づき前記バッテリの状態が正常であるか否かを判定する処理手段と、を備えるものである。

請求項１に記載の発明によれば、クランキング毎に電圧センサにより検出されるバッテリの出力電圧の波形に基づき、その所定区間での平均クランキング回転数および平均電圧値を求めて、それら平均クランキング回転数および平均電圧値の対で座標点を定義し、それらクランキング毎に求めた座標点の分布に対する相関直線を算出し、その相関直線を用いて、電圧センサにより検出されたバッテリの出力電圧からその出力電圧の際のクランキング回転数を算出するので、実際のクランキング回転数が瞬間的に落ち込んでいる際でも、その際のバッテリの出力電圧からその落ち込んだクランキング回転数を適切に検出できる。

請求項２に記載の発明によれば、当該所定区間内の極大電圧値および極小電圧値の平均値を平均電圧値とするので、簡単に当該所定区間の平均電圧値を検出できる。

請求項３に記載の発明によれば、クランキングが行われる毎に、新たな座標点を求めて分布に追加して、その追加された分布に基づき相関直線を算出し直して相関直線を更新するので、クランキング回転数と電圧値との最新の相関関係を相関直線に反映でき、クランキング回転数を正確に検出できる。

請求項４に記載の発明によれば、分布に含まれる座標点の数が所定数以上になると、分布に含まれる座標点のうちの時間的に古い方の一部の座標点を分布から除去して、その除去された分布に基づき相関直線を算出し直して相関直線を更新するので、クランキング回転数と電圧値との最新の相関関係を相関直線に強く反映でき、クランキング回転数を正確に検出できる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜請求項４の何れかに記載のクランキング回転数検出装置を用いてエンジン着火時電圧の際のクランキング回転数を検出し、その検出されたクランキング回転数に基づきバッテリの状態が正常であるか否かを判定するので、クランキング回転数に基づきバッテリの状態を適切に検出できる。

請求項６に記載の発明によれば、クランク角センサを用いてエンジン着火時のクランキング回転数を直接検出し、そのクランキング回転数に基づきバッテリの状態が正常であるか否かを判定するので、実際のクランキング回転数が瞬間的に落ち込んでいる際でも、その落ち込んだクランキング回転数を適切に検出でき、そのクランキング回転数に基づきバッテリの状態を適切に検出できる。

この実施の形態に係るバッテリ状態検知装置は、図１の様に、自動車等の車両のバッテリ１の出力電流を検出する電流センサ２１と、バッテリ１の出力電圧を検出する電圧センサ２３と、電流センサ２１および電圧センサ２３の検出結果に基づきバッテリ１の状態が正常であるか否かを判定する処理部（処理手段）２５と、処理部２５の判定結果を出力する出力部２９と、処理部２５によるバッテリ１の状態判定に必要なデータ等を記憶する記憶部２７とを備える。

バッテリ１は、その負極が接地され、その正極がイグニションスイッチ６を介してスタータＳＴ、燃料噴射・点火系７および燃料噴射・点火系ＥＣＵ８に接続されている。これにより、イグニションスイッチ６がオンにされると、イグニションスイッチ６を介してバッテリ１からの給電がスタータＳＴ、燃料噴射・点火系７および燃料噴射・点火系ＥＣＵ８に供給される。尚、燃料噴射・点火系７とは、エンジンへの燃料噴射を行うインジェクタおよびエンジン点火を行う点火プラグであり、燃料噴射・点火系ＥＣＵ８とは、燃料噴射・点火系７を制御するＥＣＵのことである。

処理部２５は、（１）電圧センサ２３の検出結果に基づきクランキング回転数を検出し、（２）その検出結果および所定の条件（後述の第１〜第３の条件）に基づきバッテリ１の状態がエンジン始動性の観点から正常であるか否かを判定し、（３）その判定の結果、バッテリ１は正常でないと判定した場合には、電流センサ２１の検出結果に基づきバッテリ１の残容量判定および劣化判定を行い、それらの判定結果を考慮して最終的にバッテリ１の状態が正常であるか否かを判定する。

より詳細には、上記（１）の処理では、処理部（相関直線算出手段）２５は、エンジンがクランキングされる毎（ここではエンジンが着火される毎）に、電圧センサ２３により検出されるバッテリ１の出力電圧の波形（図２参照）に基づき、その所定区間（クランキングが行われた区間）Ｔｋでの平均クランキング回転数Ｎａおよび平均電圧値Ｖａを求めて、それら平均クランキング回転数Ｎａおよび平均電圧値Ｖａの対で座標点を定義し、それらクランキング毎に求めた座標点の分布（図３参照）に対する相関直線（回帰直線）Ｌを演算式（図３ではＮａ＝２３．７２３Ｖａ−０．５９９４）として算出する。そして、処理部（クランキング回転数算出手段）２５は、その算出された相関直線Ｌを用いて、電圧センサ２３により検出されたバッテリ１の出力電圧（例えばエンジン着火時ｔ４での電圧（着火時電圧）Ｖｔ４）からその出力電圧Ｖｔ４の際のクランキング回転数Ｎｔ４を算出する（即ち、演算式のＶａにＶｔ４を代入してＮｔ４（即ち着火時ｔ４でのクランキング回転数Ｎ）を算出する）。

尚、上記の平均クランキング回転数Ｎａの検出方法としては、例えば下記の第１〜第３の検出方法の何れかが用いられる。

第１の検出方法では、図４を参照して、バッテリ１の出力電圧１３の波形の極大時および極小時に着目して平均クランキング回転数Ｎａを検出する。具体的には、まずバッテリ１の出力電圧１３に対してローパスフィルタにより高周波数帯域のカットオフを行ってノイズ除去を行い、図４（Ａ）に示した出力電圧１３の波形を得る。そして、出力電圧１３のサンプリング（量子化）を行い、その結果データＶn+1をひとつ前の結果データＶnと大小比較し、例えば図４（Ｂ）のように、増大している場合に論理値「１」を、減少している場合に論理値「０」となるような２値化を行う。そうすると、出力電圧１３に現れる各振動の極大時に対しては、図４（Ｂ）において２値データの立ち下がり（ローエッジ）が現れ、各振動の極小時に対しては、図４（Ｂ）において２値データの立ち上がり（ハイエッジ）が現れる。そして、その２値データの例えば立ち下がり（ローエッジ）を基準とするなどして出力電圧１３の振幅周期Ｔを検出し、その振幅周期（即ちクランキング周期）Ｔに基づいて平均クランキング回転数Ｎａを演算する。

他方、第２の検出方法では、図５を参照して、バッテリ１の出力電圧１３の山／谷に着目して平均クランキング回転数Ｎａを検出する。具体的には、まずバッテリ１の出力電圧１３に対してローパスフィルタにより高周波数帯域のカットオフを行ってノイズ除去を行い、図５（Ａ）に示した出力電圧１３の波形を得る。そして、バッテリ１の出力電圧１３に対して、指数平滑を含むＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタ（非巡回型フィルタ）を用いたり、あるいは移動平均を含むＦＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタ（巡回型フィルタ）を用いるなどして、バッテリ１の出力電圧１３の平均的なトレンド線（趨勢変化）Ｌ０５を推定する。そして、出力電圧１３とトレンド線Ｌ０５とを大小比較し、例えば図５（Ｂ）のように、出力電圧１３がトレンド線Ｌ０５より大きい場合に「１」、小さい場合に「０」となるような２値化を行う。そして、その２値データの例えば立ち上がり（ハイエッジ）を基準とするなどして出力電圧１３の振幅周期Ｔを検出し、その振幅周期（即ちクランキング周期）Ｔに基づいて平均クランキング回転数Ｎａを演算する。

他方、第３の検出方法では、図６を参照して、バッテリ１の出力電圧１３について離散的フーリエ変換（Discrete Fourier Transform：DFT）または高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：FFT）を行って平均クランキング回転数Ｎａを検出する。具体的には、まずバッテリ１の出力電圧１３に対してローパスフィルタにより高周波数帯域のカットオフを行ってノイズ除去を行い、図６（Ａ）に示した出力電圧１３の波形を得る。そして、その出力電圧１３に対してサンプリング間隔Δｔでサンプリング（量子化）を行ってデジタルデータＶｉ（ただしｉは０〜Ｎ）を得る。しかる後、例えば図６（Ｂ）に示した数式を用いるなどして、図６（Ｃ）に示したような周波数分布を得る。そして、図６（Ｃ）の縦軸方向に現れた振幅が所定の基準値以上で振幅最大の周波数を平均クランキング回転数Ｎａとする。

また、上記の平均電圧値Ｖａとしては、例えば、図２を参照して、所定区間Ｔｋ内の極大電圧値（例えば極大値Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３での電圧値ＶＱ１，ＶＱ２，ＶＱ３）および極小電圧値（例えば極小値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での電圧値ＶＰ１，ＶＰ２，ＶＰ３）の平均値（例えば（ＶＱ１＋ＶＱ２＋ＶＱ３＋ＶＰ１＋ＶＰ２＋ＶＰ３）÷６）が用いられる。

また、上記（２）の処理では、処理部２５は、図２を参照して、第１の条件として、バッテリ放電開始直後の下限電圧ＶＬが燃料噴射・点火系ＥＣＵ８に対する所定の動作可能電圧値Ｖｃ以上であるか否かの判定を行い、第２の条件として、燃料噴射時ｔ２のバッテリ１の出力電圧（以後、燃料噴射時電圧と呼ぶ）Ｖｔ２およびエンジン着火時ｔ４のバッテリ１の出力電圧（以後、着火時電圧と呼ぶ）Ｖｔ４のうちの低い方が燃料噴射・点火系７に対する所定の動作可能電圧値Ｖｔ以上であるか否かの判定を行い、第３の条件として、上記（１）の処理で検出されたエンジン着火時ｔ４のクランキング回転数Ｎｔ４が所定の着火可能回転数ｎ０１以上であるか否かの判定を行い、これらの判定結果に基づき総合的にバッテリ１の状態がエンジン始動性の観点から正常であるか否かを判定する。

尚、上記の所定の動作可能電圧値Ｖｃとは、燃料噴射・点火系ＥＣＵ８の動作を確保する電圧値であり、燃料噴射・点火系ＥＣＵ８の動作に必要な最低電圧値（例えば４Ｖ）と同じ値またはその値よりも高い値である。即ち、所定の動作可能電圧値Ｖｃをより高く設定するほど、エンジン始動の際の燃料噴射・点火系ＥＣＵ８の動作電圧をより十分に確保できる一方、バッテリ１が正常と判定され難くなる。

また、上記の所定の動作可能電圧値Ｖｔとは、燃料噴射・点火系７の動作を確保する電圧値であり、燃料噴射・点火系７の動作に必要な最低電圧（例えば５Ｖ）と同じ値またはその値よりも高い値である。即ち、所定の動作可能電圧値Ｖｔをより高く設定するほど、エンジン始動の際の燃料噴射・点火系７の動作電圧をより十分に確保できる一方、バッテリ１が正常と判定され難くなる。

また、上記の着火時電圧Ｖｔ４の検出方法としては、例えば図２を参照して、時々検出されるバッテリ１の出力電圧の波形について、その出力電圧の波形におけるその直近極小値（直近下ピーク）Ｐ４からの立ち上がり幅ΔＶ１が、その直近極小値Ｐ４での電圧値とエンジン始動時放電前のバッテリ開放電圧値Ｖ０との電圧差ΔＶ２の所定割合（例えば５０％）以上に達した場合に、その直近極小値Ｐ４での電圧値を着火時電圧Ｖｔ４とする。

尚、上記の燃料噴射時電圧Ｖｔ２の検出方法としては、例えば図２を参照して、バッテリ１の出力電圧の波形の各極小値Ｐ１〜Ｐ４のうち、着火時電圧Ｖｔ４に対応する極小値（以後、着火時極小値と呼ぶ）Ｐ４よりエンジン気筒数に応じた所定数だけ時系列的に前にある極小値（例えば、４気筒の場合は着火時極小値の２つ前の極小値Ｐ２）での電圧値を燃料噴射時電圧Ｖｔ２とする。

出力部２９は、例えば、液晶表示パネル等の表示装置や音声出力装置等として構成される。尚、バッテリ１の状態に応じて自動車に搭載されている各種の負荷（例えばオーディオ機器等）の遮断制御等を行う場合は、出力部２９は、負荷電源制御ユニット等としても構成される。

尚、この実施の形態では、処理部（相関直線算出手段、クランキング回転数算出手段）２５と電圧センサ２３とによりクランキング回転数検出装置が構成されている。

次に、図７および図８に基づきこのバッテリ状態検知装置の動作を説明する。この実施の形態では、ステップＳ１〜Ｓ１３で、エンジンの始動性の観点からバッテリ１が正常であるか否かを判定し、その判定の結果、バッテリ１が正常と判定されない場合には、ステップＳ１４〜Ｓ１６でバッテリ１の残容量を判定し、且つステップＳ１７〜Ｓ２１でバッテリ１の劣化状態を判定し、それらの判定結果（残容量および劣化状態）を考慮して最終的にバッテリ１が正常であるか否かを判定している。

ステップＳ１で、イグニションスイッチ６がオンにされると、イグニションスイッチ６を介してバッテリ１からの給電がスタータＳＴ、燃料噴射・点火系７およびＥＣＵ８に供給されると共に、その給電中のバッテリ１の出力電圧および出力電流が電圧センサ２３および電流センサ２１により検出される。そして、その電圧センサ２３の検出結果に基づき、処理部２５により、エンジンが着火したか否かの判定が行われる。より詳細には、図２を参照して、電圧センサ２３により検出されたバッテリ１の出力電圧の波形のその直近極小値Ｐ４からの立ち上がり幅ΔＶ１が、その直近極小値Ｐ４での電圧値とエンジン始動時放電前のバッテリ開放電圧値Ｖ０との電圧差ΔＶ２の所定割合（例えば５０％）以上に達した場合に、エンジンが着火したと判定される。そしてステップＳ１で、エンジンが着火したと判定された場合は、ステップＳ２に進む。

ステッップＳ２では、図８の様に、処理部２５により、エンジンが着火した場合の当該バッテリ出力電圧波形に基づき、後述のステップＳ６でのクランク回転数の検出の際に使用する、平均クランキング回転数Ｎａと平均電圧値Ｖａとに対する相関直線Ｌが求められる。より詳細には、ステップＳ２−１で、当該バッテリ出力電圧波形に基づき、既述の第１から第３の検出方法のうちの何れかの検出方法を用いてクランキング期間Ｔｋでの平均クランキング回転数Ｎａが求められる。

そしてステップＳ２−２で、処理部２５により、同じ当該バッテリ出力電圧波形に基づき、クランキング区間Ｔｋの平均電圧値Ｖａが、クランキング区間Ｔｋ内の極大電圧値（例えばＶＱ１，ＶＱ２，ＶＱ３）および極小電圧値（例えばＶＰ１，ＶＰ２，ＶＰ３）の平均値（例えば（ＶＱ１＋ＶＱ２＋ＶＱ３＋ＶＰ１＋ＶＰ２＋ＶＰ３）÷６）として求められる。

そしてステップＳ２−３で、処理部２５により、それら平均クランキング回転数Ｎａおよび平均電圧値Ｖａがそれらを対とする座標点として記憶部２７に蓄積される。即ち、ステップＳ１でエンジンが着火される毎に、ステップＳ２−１〜Ｓ２−３の処理が行われて、記憶部２７にそのエンジン着火の際のバッテリ出力電圧波形に基づいて求められた平均クランキング回転数Ｎａおよび平均電圧値Ｖａが座標点として蓄積されて行く。

そしてステップＳ２−４で、その様に蓄積された座標点が２つ以上記憶部２７に蓄積されている場合（即ち、エンジンの着火が２回目以降の場合）は、ステップＳ２−５に進み、処理部２５により、図２の様に、それら座標点の分布から平均クランキング回転数Ｎａと平均電圧値Ｖａとに対する相関直線（回帰直線）Ｌが求められ、他方、座標点が２つ以上記憶部２７に蓄積されていない場合（即ち、エンジンの着火が１回目の場合）は、ステップＳ３に進む。ステップＳ３以降では、このステップＳ１で得られたエンジン着火時のバッテリ出力電圧波形に基づき、第１から第３の条件が満たされているか否かの判定が行われる。

ステップＳ３では、処理部２５により、エンジンが着火した場合の当該バッテリ出力電圧波形に基づき、エンジン着火時ｔ４のバッテリ１の出力電圧（着火時電圧）Ｖｔ４が検出される。より詳細には例えば、ステップＳ１のエンジン着火の判定の際に着目した直近極小値Ｐ４での電圧値が当該着火時電圧Ｖｔ４として用いられる。

次にステップＳ４で、処理部２５により、エンジンが着火した場合の当該バッテリ出力電圧波形に基づき、燃料噴射時ｔ２のバッテリ１の出力電圧（燃料噴射時電圧）Ｖｔ２が検出される。より詳細には、例えば図２を参照して、当該バッテリ出力電圧波形の各極小値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…のうち、着火時電圧Ｖｔ４に対応する極小値（着火時極小値）Ｐ４より時系列的にエンジン気筒数に応じた所定数だけ前にある極小値（例えば、４気筒の場合は着火時極小値Ｐ４の２つ前の極小値Ｐ２、６気筒の場合は着火時極小値Ｐ４の３つ前の極小値Ｐ１、８気筒の場合は着火時極小値Ｐ４の４つ前の極小値（図示省略））での電圧値が当該燃料噴射時電圧Ｖｔ２として用いられる。

そしてステップＳ５で、処理部２５により、それら着火時電圧Ｖｔ４および燃料噴射時電圧Ｖｔ２のうちの低い方が予め設定されている燃料噴射・点火系７に対する所定の動作可能電圧値Ｖｔ以上であるか否か（即ち第２の条件が満たされているか否か）の判定が行われる。そして、その判定の結果、所定の動作可能電圧値Ｖｔ以上であると判定された場合は、ステップＳ６に進み、他方、所定の動作可能電圧値Ｖｔ未満であると判定された場合は、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ６に進んだ場合は、処理部２５により、エンジン着火時ｔ４でのクランキング回転数が検出される。より詳細には、ステップＳ２で相関直線Ｌが求められた場合（即ち、エンジンの着火が通算して２回目以上の場合）は、その相関直線Ｌ（図３の場合ではＮａ＝２３．７２３Ｖａ−０．５９９４）を用いて、ステップＳ３で検出された着火時電圧Ｖｔ４から、その電圧Ｖｔ４を相関直線ＬのＶａに代入することにより、その出力電圧Ｖｔ４の際のクランキング回転数（即ち、エンジン着火時ｔ４のクランキング回転数Ｎｔ４）が算出される。他方、ステップＳ２で相関直線Ｌが求められなかった場合（即ち、エンジンの着火が通算して１回目の場合）は、エンジン着火時ｔ４付近のバッテリ電圧波形に対して既述の第１〜第３の検出方法の何れかを適用して求めたクランキング回転数をエンジン着火時ｔ４でのクランキング回転数Ｎｔ４として用いる。

次のステップＳ７では、ステップＳ６での検出の結果、エンジン着火時ｔ４のクランキング回転数が検出できた場合は、ステップＳ８に進み、他方、エンジン着火時ｔ４のクランキング回転数が検出できなかった場合は、ステップＳ９に進む。

そしてステップＳ８に進んだ場合は、処理部２５により、ステップＳ７で検出されたクランキング回転数が予め設定されている所定の着火可能回転数ｎ０１以上であるか否か（即ち第３の条件が満たされているか否か）の判定が行われる。そして、その判定の結果、所定の着火可能回転数ｎ０１以上である場合は、ステップＳ９に進み、他方、所定の着火可能回転数ｎ０１未満である場合は、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ９に進んだ場合は、処理部２５により、当該バッテリ出力電圧波形に基づき、バッテリ１の放電開始直後の下限電圧値ＶＬが予め設定されているＥＣＵ８に対する所定の動作可能電圧値Ｖｃ以上であるか否か（即ち第１の条件が満たされているか否か）の判定が行われる。そして、その判定の結果、所定の動作可能電圧値Ｖｃ以上であると判定された場合は、ステップＳ１０に進み、他方、所定の動作可能電圧値Ｖｃ未満であると判定された場合は、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１０では、処理部２５によりバッテリ１の状態は（エンジンの始動性に関して）正常であると判定され、その判定結果が出力部２９に出力される。次いでステップＳ１１で、処理部２５により、電流センサ２１により検出されるバッテリ１の充電量の収支が積算され、ステップＳ１２で、制御部２５により満充電判定等の所定の処理が行われる。そして、その処理の結果、処理部２５により満充電であると判定された場合は、制御部２５により、バッテリ１に対する回生が停止されるなどして過充電を防止する制御が行われる。

他方、ステップＳ５，Ｓ８またはＳ９からステップＳ１３に進んだ場合は、処理部２５によりバッテリ１に注意が必要と判定され、その旨の情報が出力部２９により出力される。また、出力部２９により、バッテリ１に注意が必要である旨の注意表示や注意を促す音声出力等が行われる。また、出力部２９として負荷電源制御ユニットを含む場合等は、この負荷電源制御ユニットによりバッテリ１の状態に応じて自動車に搭載されている各種の負荷（例えばオーディオ機器等）の遮断制御等が行われる。そしてステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、電流センサ２１によって検出されたバッテリ１の充電量の収支を処理部２５で積算し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、バッテリ１の充電収支が、自動車の所定の放置日数（例えば１週間）分の暗電流等を考慮した所定の値Ｐｃを超えているか否かを判断し、超えていれば、所定の放置日数分の暗電流を考慮してもバッテリ１に対して充電が充分に行われていると判断し、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、処理部２５を通じて、バッテリ１が正常状態である旨の情報を出力部２９に出力する。しかる後、ステップＳ１４以降の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１５で、バッテリ１の充電収支が上記の所定の値Ｐｃ以下であると判断した場合は、ステップＳ１７に進み、まずはステップＳ１８で満充電状態か否かを判断する。

ステップＳ１８で、満充電でないと判断した場合は、ステップＳ１４に戻って、それ以降の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１８で、満充電であると判断した場合は、ステップＳ１９に進み、再度、バッテリ１の充電収支が上記の所定の値Ｐｃを超えているか否かを判断する。そして、バッテリ１の充電収支が上記の所定の値Ｐｃを超えていると判断した場合は、所定の放置日数分の暗電流を考慮してもバッテリ１に対して充電が充分に行われていると判断し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、処理部２５を通じて、バッテリ１が正常状態である旨の情報を出力部２９に出力する。しかる後、ステップＳ１４以降の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１９において、バッテリ１の充電収支が上記の所定の値Ｐｃ以下であると判断した場合は、バッテリ１の満充電までの充電量が少ないと判断して、このバッテリ１が寿命であると判断し、ステップＳ２１において、その旨の情報を出力部２９に出力する。この場合、バッテリ１の寿命がつきている旨の警告表示や警告に係る音声出力等を行う。また、出力部２９として負荷電源制御ユニットを含む場合等においては、この負荷電源制御ユニットによって、バッテリ１の状態に応じて自動車に搭載されている各種の負荷（例えばオーディオ機器等）の遮断制御等を行う。

以上の動作では、ステップＳ１でエンジンが着火される毎に、ステップＳ２−１〜Ｓ２−３でそのエンジン着火の際のバッテリ出力電圧波形に基づいて求められた平均クランキング回転数Ｎａおよび平均電圧Ｖａの対からなる座標点が、記憶部２７に記憶されて行き（即ち座標点分布に追加されて行き）、ステップＳ２−５でその追加された分布に対して相関直線Ｌが新たに算出されるので、ステップＳ６では、相関直線Ｌを用いてクランキング回転数が検出される場合は、常にクランキング回転数と電圧値との最新の相関関係が反映された最新の相関直線Ｌが用いられて、エンジン着火時ｔ４でのクランキング回転数が検出される。

以上の様に構成されたバッテリ状態検知装置によれば、クランキング毎（ここではエンジンの着火毎）に電圧センサ２３により検出されるバッテリ１の出力電圧の波形に基づき、その所定区間Ｔｋでの平均クランキング回転数Ｎａおよび平均電圧値Ｖａを求めて、それら平均クランキング回転数Ｎａおよび平均電圧値Ｖａの対で座標点を定義し、それらクランキング毎に求めた座標点の分布に対する相関直線Ｌを算出し、その相関直線Ｌを用いて、電圧センサ２３により検出されたバッテリ１の出力電圧からその出力電圧の際のクランキング回転数を算出するので、実際のクランキング回転数が瞬間的に落ち込んでいる際でも、その際のバッテリ１の出力電圧からその落ち込んだクランキング回転数を適切に検出できる。

また、当該所定区間Ｔｋ内の極大電圧値（例えばＶＱ１，ＶＱ２，ＶＱ３）および極小電圧値（例えばＶＰ１，ＶＰ２，ＶＰ３）の平均値（例えば（ＶＱ１＋ＶＱ２＋ＶＱ３＋ＶＰ１，ＶＰ２＋ＶＰ３）÷６）を平均電圧値Ｖａとするので、簡単に当該所定区間Ｔｋの平均電圧値Ｖａを検出できる。

また、クランキング（ここではエンジン着火）が行われる毎に、平均クランキング回転数Ｎａと平均電圧値Ｖａとの対からなる新たな座標点を求めて座標点分布に追加して、その追加された分布に基づき最新の相関直線Ｌを算出し直して相関直線Ｌを更新するので、クランキング回転数と電圧値との最新の相関関係を相関直線Ｌに反映でき、クランキング回転数を正確に検出できる。

また、相関直線Ｌを用いてエンジン着火時電圧Ｖｔ４の際のクランキング回転数を検出し、その検出されたクランキング回転数に基づきバッテリ１の状態が正常であるか否かを判定するので、クランキング回転数に基づきバッテリ１の状態を適切に検出できる。

尚、この実施の形態において更に、座標点分布に含まれる座標点の数（即ち記憶部２７に記憶されている座標点）が所定数以上になると、その分布に含まれる座標点のうちの時間的に古い方の一部の座標点を分布から除去して（即ち記憶部２７から消去して）、その除去された分布に基づき最新の相関直線Ｌを算出し直して相関直線を更新する様にしてもよい。その様にすれば、更にクランキング回転数と電圧値との最新の相関関係を相関直線に強く反映でき、クランキング回転数をより正確に検出できる。

尚、この実施の形態では、ステップＳ２で相関直線Ｌを求め、ステップＳ６でその相関直線Ｌを用いてエンジン着火時ｔ４のクランク回転数を検出する場合で説明したが、そうする代わりに、ステップＳ２で相関直線Ｌを求めずに（即ちステップＳ２を省略して）、ステップＳ６で自動車に搭載されているクランク角センサから得られるセンサ信号から直接にエンジン着火時ｔ４のクランキング回転数を検出してもよい。より詳細には、例えば、バッテリ１の出力電圧の波形とクランク角センサから検出されるクランキング回転数の波形を時系列的に対応させて記憶しておき、その対応に基づき、着火時電圧Ｖｔ４に対応するクランキング回転数を着火時ｔ４でのクランキング回転数とすればよい。

この様にすれば、クランク角センサを用いてエンジン着火時ｔ４のクランキング回転数を直接検出するので、相関直線Ｌを用いた場合と同様に、実際のクランキング回転数が瞬間的に落ち込んでいる際でも、その落ち込んだクランキング回転数を適切に検出でき、そのクランキング回転数に基づきバッテリ１の状態を適切に検出できる。

本発明の実施の形態に係るバッテリ状態検知装置の構成概略図である。 バッテリの出力電圧波形の一例を示した図である。 平均クランキング回転数と平均電圧の対からなる座標点の分布の一例および相関直線Ｌの一例を示した図である。 第１の検出方法で出力電圧の振動の周期を検出する原理を示す図である。 第２の検出方法で出力電圧の振動の周期を検出する原理を示す図である。 第３の検出方法で出力電圧の振動の周期を検出する原理を示す図である。 本発明の実施の形態に係るバッテリ状態検知装置の動作を説明する図である。 図７のステップＳ２の詳細動作を説明する図である。

符号の説明

１ バッテリ
２１ 電圧センサ
２５ 処理部
Ｎａ 平均クランキング回転数
Ｖａ 平均電圧値
Ｌ 相関直線

Claims (6)

1. バッテリの出力電圧に基づきエンジンのクランキング回転数を検出するクランキング回転数検出装置であって、
   前記バッテリの出力電圧を検出する電圧センサと、
   クランキング毎に、前記電圧センサにより検出される前記バッテリの出力電圧の波形に基づき、その所定区間での平均クランキング回転数および平均電圧値を求めて、それら平均クランキング回転数および平均電圧値の対で座標点を定義し、それらクランキング毎に求めた座標点の分布に対する相関直線を算出する相関直線算出手段と、
   前記相関直線算出手段により算出された前記相関直線を用いて、前記電圧センサにより検出された前記バッテリの出力電圧からその出力電圧の際のクランキング回転数を算出するクランキング回転数算出手段と、
   を備えることを特徴とするクランキング回転数検出装置。
2. 前記相関直線算出手段は、前記所定区間内の極大電圧値および極小電圧値の平均値を前記平均電圧値とすることを特徴とする請求項１に記載のクランキング回転数検出装置。
3. 前記相関直線算出手段は、クランキングが行われる毎に、新たな前記座標点を求めて前記分布に追加して、その追加された分布に基づき前記相関直線を算出し直して前記相関直線を更新することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクランキング回転数検出装置。
4. 前記相関直線算出手段は、前記分布に含まれる前記座標点の数が所定数以上になると、前記分布に含まれる前記座標点のうちの時間的に古い方の一部の座標点を前記分布から除去して、その除去された分布に基づき前記相関直線を算出し直して前記相関直線を更新することを特徴とする請求項３に記載のクランキング回転数検出装置。
5. 自動車に搭載されたバッテリの状態を検知するバッテリ状態検知装置であって、
   請求項１〜請求項４の何れかに記載のクランキング回転数検出装置と、
   前記クランキング回転数検出装置により検出されたエンジン着火時電圧の際のクランキング回転数が予め設定された所定の着火可能回転数以上であるか否かを判定し、その判定結果に基づき前記バッテリの状態が正常であるか否かを判定する処理手段と、
   を備えることを特徴とするバッテリ状態検知装置。
6. 自動車に搭載されたバッテリの状態を検知するバッテリ状態検知装置であって、
   前記バッテリの出力電圧を検出する電圧センサと、
   エンジンのクランキング回転数を検出するクランク角センサと、
   前記クランク角センサにより検出されたエンジン着火時のクランキング回転数が予め設定された所定の着火可能回転数以上であるか否かを判定し、その判定結果に基づき前記バッテリの状態が正常であるか否かを判定する処理手段と、
   を備えることを特徴とするバッテリ状態検知装置。
   

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