JP2009137308A - 開放電圧値推定方法及び開放電圧値推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、残留している充電分極を考慮して、精度良く開放電圧値を推定することができる開放電圧値推定方法及び開放電圧値推定装置を提供する。
【解決手段】開放電圧値推定装置２の処理部３は、バッテリ５の電圧値を電圧センサ６から経時的に取得し、イグニッションスイッチ７がオフになったと判定した場合、オフ前に取得した電圧値が上昇中であったか否かを判定する。前記電圧値が上昇中であったと判定し、イグニッションスイッチ７がオンになったと判定した場合、オフから所定時間経過したか否かを判定する。所定時間経過したと判定した場合、オン前の電圧値を読み出し、読み出した電圧値から、充電分極分の電圧値を推測する式により求められる電圧値を減じて、開放電圧値を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン始動の前に計測した車載バッテリの電圧値に基づき、バッテリの開放電圧値を推定する開放電圧値推定方法及び開放電圧値推定装置に関する。

自動車においては、エンジンが回転しているときに、車載発電機によってエンジンの回転力を電力エネルギーに変換し、発生した電力を各種の負荷に供給するとともに、余剰の電力を用いてバッテリの充電を行っている。
自動車のエンジンは、スタータの駆動により始動する。このスタータが駆動する際には、突入電流による大きな電圧降下を伴うため、バッテリから充分な始動電圧が供給される必要がある。したがって、スタータを駆動してエンジンを始動させることが可能となるように、バッテリの充電状態を正確に管理することが重要となる。

従来、バッテリの充電状態を把握するために、電流センサ等を用いて内部抵抗を測定し、電流−電圧の関係式から開放電圧値を推定することがなされていた。

また、特許文献１には、バッテリの静的状態における開回路電圧−純抵抗特性に基づき割り出した純抵抗値と、測定した静的状態におけるバッテリの現在の純抵抗値との差を、割り出した純抵抗値で除して、バッテリの現実の充電容量に関する状態を求めるための補正係数とする補正係数算出方法の発明が開示されている。この方法においては、バッテリの劣化及び温度による内部抵抗の変動に対応させて、バッテリの充電状態を求めることが図られている。

さらに、特許文献２には、所定の放電分極状態であると判定した場合であって、バッテリが数秒前に充電されていない場合に、電圧データ及び電流データを記憶し、記憶データ数が所定値を超えたときに記憶データを用いてバッテリの内部抵抗を算出する内部抵抗検出装置の発明が開示されている。
特開２００２−３０３６５８号公報 特開２００４−３１１７０号公報

ところで、バッテリは電流が流れている状態では、電極界面で濃度分布が生じているが、充電が停止された場合、濃度の偏りが解消するまで、すなわち分極が解消するまで電圧が変化する。従来、この充電分極が解消していない段階で、開放電圧値を推定していたので、真値とのズレが生じており、この開放電圧値を用いて、充電状態ＳＯＣ（State Of Charge）又はＳＯＨ（State Of Health）を求めた場合、誤差が大きくなるという問題があった。

また、特許文献２に係る発明の場合、検出電流及び検出電圧のデータを分極指数に従って選別するので、内部抵抗を求める際のデータ数が少なくなるという問題があった。そして、電流センサを用いるので、この電流センサの精度、測定タイミングにより、算出される内部抵抗値にバラツキが生じるという問題もあった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、バッテリを充電している場合にエンジンを停止し、所定時間を経過した後にエンジンが始動されたときに、エンジン始動の直前の電圧値から、この時点で残留している充電分極に相当する電圧値を減じて開放電圧
値を求めることにより、電流センサを用いることなく、簡単な構成で、残留している充電分極を考慮して、精度良く開放電圧値を推定することができる開放電圧値推定方法及び開放電圧値推定装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、新品、過充電を想定した劣化モデル、及び過放電を想定した劣化モデルの各バッテリにつき、充電残容量を複数設定し、エンジン停止後の所定時間の電圧降下量を測定して、残留している充電分極分の電圧値を表す式を求め、該式を用いて開放電圧値を推定することにより、さらに良好に分極の影響を補正して、劣化を判定することができる開放電圧値推定方法及び開放電圧値推定装置を提供することを目的とする。

そして、本発明は、前記式を、実測した電圧値の差に基づき補正することにより、開放電圧値をさらに良好に推定することができる開放電圧値推定方法及び開放電圧値推定装置を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、バッテリの充電電流値を取得する手段を備えることにより、エンジン停止前にバッテリが充電状態であったことをより確実に確認した上で、開放電圧値を推定するので、開放電圧値の推定の精度がさらに良好になる開放電圧値推定装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、開放電圧値が低下していることを出力する手段を備えることにより、ユーザに警告等をすることができる開放電圧値推定装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る開放電圧値推定方法は、エンジンに連動して発電する車載発電機によって充電されるバッテリの開放電圧値を推定する開放電圧値推定方法であって、前記バッテリの電圧値を経時的に取得し、取得した電圧値を記憶し、エンジンが停止したか否か、及びエンジンが始動したか否かを判定し、エンジンが停止したと判定した場合に、エンジン停止の前に取得した前記バッテリの電圧値が上昇中であったか否かを判定し、前記電圧値が上昇中であり、エンジンが始動したと判定した場合に、エンジン停止からエンジン始動までの経過時間が所定時間以上であるか否かを判定し、前記経過時間が所定時間以上であると判定した場合に、エンジン始動の前に取得した電圧値から、該電圧値を取得した時間に対応する電圧値を減じて、開放電圧値を求めることを特徴とする。

第２発明に係る開放電圧値推定方法は、第１発明において、前記開放電圧値は、次の式（１）により算出されることを特徴とする。

ｔ：エンジン停止後、電圧値が取得された時点までの経過時間
Ｖ₁ (t)：経過時間ｔの電圧値
Ｖ₂ (t)：経過時間ｔの開放電圧値
ｎ：１以上の自然数
ａ_i 、ｂ_i ：新品、過充電を想定した劣化モデル、及び過放電を想定した劣化モデ
ルの各バッテリにつき、充電残容量を複数設定し、エンジン停止後の所定時間における電圧降下量を測定して求まる係数を表す。ａ_i ＞０、ｂ_i ＜０

第３発明に係る開放電圧値推定方法は、第１発明において、前記開放電圧値は、次の式（２）により算出されることを特徴とする。
Ｖ₃ (t)＝Ｖ₁ (t)−γ×Ｐ(t) ・・・（２）
ここで、γ：補正係数、γ＝｛Ｖ₁ (t₁ )−Ｖ₁ (t₂ )｝／｛Ｐ(t₁ )−Ｐ(t₂ )｝
Ｖ₃ (t)：経過時間ｔの開放電圧値
ｔ₁ ：エンジン停止後、電圧値が取得された第１時点までの経過時間
ｔ₂ ：エンジン停止後、電圧値が取得された第２時点までの経過時間。ｔ₂ ＞ｔ₁

第４発明に係る開放電圧値推定装置は、エンジンに連動して発電する車載発電機によって充電されるバッテリの開放電圧値を推定する開放電圧値推定装置であって、前記バッテリの電圧値を経時的に取得する手段と、取得した電圧値を記憶する記憶手段と、エンジンが停止したか否かを判定する第１判定手段と、該第１判定手段によりエンジンが停止したと判定した場合に、エンジン停止後の経過時間を計時する手段と、エンジン停止の前に取得した前記バッテリの電圧値が上昇中であったか否かを判定する第２判定手段と、エンジンが始動したか否かを判定する第３判定手段と、前記第２判定手段により前記電圧値が上昇中であったと判定し、前記第３手段によりエンジンが始動したと判定した場合に、エンジン停止からエンジン始動までの経過時間が所定時間以上であるか否かを判定する第４判定手段と、該第４判定手段により前記経過時間が所定時間以上であると判定した場合に、エンジン始動の前に取得した電圧値から、該電圧値を取得した時間に対応する電圧値を減じて、開放電圧値を求める算出手段とを備えることを特徴とする。

第５発明に係る開放電圧値推定装置は、第４発明において、前記算出手段は、前記開放電圧値を、次の式（１）により算出する手段であることを特徴とする。

ｔ：エンジン停止後、エンジン始動の前に電圧値を取得した時点までの経過時間
Ｖ₁ (t)：経過時間ｔの電圧値
Ｖ₂ (t)：経過時間ｔの開放電圧値
ｎ：１以上の自然数
ａ_i 、ｂ_i ：新品、過充電を想定した劣化モデル、及び過放電を想定した劣化モデルの各バッテリにつき、充電残容量を複数設定し、エンジン停止後の所定時間における電圧降下量を測定して求まる係数を表す。ａ_i ＞０、ｂ_i ＜０

第６発明に係る開放電圧値推定装置は、第４発明において、前記算出手段は、前記開放電圧値を、次の式（２）により算出する手段であることを特徴とする。
Ｖ₃ (t)＝Ｖ₁ (t)−γ×Ｐ(t) ・・・（２）
ここで、γ：補正係数、γ＝｛Ｖ₁ (t₁ )−Ｖ₁ (t₂ )｝／｛Ｐ(t₁ )−Ｐ(t₂ )｝
Ｖ₃ (t)：経過時間ｔの開放電圧値
ｔ₁ ：エンジン停止後、電圧値が取得された第１時点までの経過時間
ｔ₂ ：エンジン停止後、電圧値が取得された第２時点までの経過時間。ｔ₂ ＞ｔ₁

第７発明に係る開放電圧値推定装置は、第４乃至第６発明のいずれかにおいて、前記バッテリへの充電電流値を経時的に取得する手段を備え、前記第２判定手段は、エンジン停止の前に取得した前記充電電流値が正であったか否かも判定し、前記第４判定手段は、前記第２判定手段により前記充電電流値が正であったと判定した場合に、前記経過時間が所定時間以上であるか否かを判定するように構成されていることを特徴とする。

第８発明に係る開放電圧値推定装置は、第４乃至第７発明のいずれかにおいて、求めた開放電圧値を出力する手段を備えることを特徴とする。

第１発明及び第４発明においては、バッテリを充電している場合にエンジンを停止し、さらに充電分極の影響が特に大きい、所定時間を経過した後にエンジンが始動されたときに、エンジン始動の直前の電圧値から、該電圧値を取得した時間に対応する電圧値、すなわち、この時点で残留している充電分極分の電圧値を減じて開放電圧値を求める。

第２発明及び第５発明においては、正極及び負極の活物質、集電極等の分極に影響を与える因子が異なる各バッテリにつき、エンジン停止後の所定時間の電圧降下量を測定したデータに基づき、残留している充電分極分の電圧値を表すＰ(t) の式を求め、該Ｐ(t) を用いて開放電圧値を推定する。

第３発明及び第６発明においては、第１時点、及び第２時点間の電圧値の差と、第１時点、及び第２時点の間における前記Ｐ(t) の値の差との比を用いて、前記Ｐ(t) を補正する。

第７発明においては、エンジン停止前にバッテリが充電状態であったことをより確実に確認した上で、開放電圧値を求める。

第８発明においては、開放電圧値が低下していることを出力して、ユーザに警告等を行う。

第１発明に係る開放電圧値推定方法、及び第４発明に係る開放電圧値推定装置によれば、バッテリを充電している場合にエンジンを停止し、さらに充電分極の影響が特に大きい、所定時間を経過した後にエンジンが始動されたときに、エンジン始動の直前の電圧値から、この時点で残留している充電分極分の電圧値を減じて開放電圧値を求めるので、電流センサを用いることなく、簡単な構成で、残留している充電分極を考慮して、精度良く開放電圧値を推定することができる。

第２及び第５発明によれば、残留している充電分極分の電圧値を表すＰ(t) の式を求め、該Ｐ(t) を用いて開放電圧値を求めるので、エンジン停止後の充電分極の影響をより良好に補正して、開放電圧値を推定することができる。

第３及び第６発明によれば、前記Ｐ(t) を、２点で実測した電圧値の差と、２点間のＰ(t) の値の差との比に基づき補正するので、開放電圧値をさらに良好に推定することができる。

第７発明によれば、エンジン停止前にバッテリが充電状態であったことをより確実に確認した上で、開放電圧値を推定するので、推定の精度がさらに良好になる。

第８発明によれば、劣化していることを出力する手段を備えるので、ユーザに警告等をすることができる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る開放電圧値推定装置２を備える電源制御装置１の概略構成を示すブロック図である。
電源制御装置１は、バッテリ（車載バッテリ）５と、バッテリ５の開放電圧値を推定する開放電圧値推定装置２と、バッテリ５の出力電圧値（端子電圧値）を検出して開放電圧値推定装置２に与える電圧センサ６とを備えている。開放電圧値推定装置２は、マイクロコンピュータを用いてなり、記憶部３１及びタイマ３２を有する処理部３と、出力部４とを備えている。出力部４は、例えば液晶表示装置によって構成されており、開放電圧値推定装置２の処理部３が推定した開放電圧値を表示することで、ユーザに警告を行う。

イグニッションスイッチ（ＩＧ−ＳＷ）７をオンにすることにより、バッテリ５と点火装置８とが導通され、エンジン９の始動動作が開始される。
エンジン９が回転している場合、オルタネータ（交流発電機）１０によってエンジン９の回転力が電力エネルギーに変換され、発生した電力が負荷１１に供給されるとともに、余剰の電力を用いてバッテリ５の充電が図られる。

以下に、上述の構成の開放電圧値推定装置２の処理部３の動作を、それを示す図２のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、処理部３は、電圧センサ６から所定のサンプリング周期で電圧値を取得し（Ｓ１）、取得した電圧値を記憶部３１に記憶させる（Ｓ２）。
次に、処理部３は、イグニッションスイッチ７がオフされたか否かを判定する（Ｓ３）。
処理部３が、イグニッションスイッチ７がオフされていないと判定した場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理をステップＳ１へ戻す。
処理部３が、イグニッションスイッチ７がオフされたと判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、タイマ３２に計時を開始させる（Ｓ４）。

次に、処理部３は、イグニッションスイッチ７がオフになる前に、バッテリ５が充電状態であったか否かを判定する（Ｓ５）。本発明においては、バッテリ５が充電状態であった場合に、エンジン９が停止され、エンジン９が始動されたときに、充電分極の影響を考慮して、バッテリ５の開放電圧値を求めるように構成されているので、バッテリ５が放電していた場合を除外する必要がある。
具体的には、ステップＳ２で記憶された、イグニッションスイッチ７のオフ前の電圧値を読み出し、該電圧値が上昇中であったか否かで判定する。必要に応じて、指数加重移動平均（指数平滑平均）等を用いて、計測値のなまし処理を実施する。

処理部３が、バッテリ５が充電状態でないと判定した場合（Ｓ５：ＮＯ）、計時をリセットして、処理をステップＳ１へ戻す。
処理部３が、バッテリ５が充電状態であると判定した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、イグニッションスイッチ７がオンされたか否かを判定する（Ｓ６）。

処理部３が、イグニッションスイッチ７がオンされていないと判定した場合（Ｓ６：ＮＯ）、処理をステップＳ６へ戻す。
処理部３が、イグニッションスイッチ７がオンされたと判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、タイマ３２が計時した、イグニッションスイッチ７のオフからオンまでの経過時間が１
０分以上であるか否かを判定する（Ｓ７）。イグニッションスイッチ７のオフ前にバッテリ５が充電されていた場合、イグニッションスイッチ７のオフ後、１０分未満の間は、充電分極に相当する電圧値が大きく低下する。本発明においては、充電分極の解消に基づく電圧値の低下量が小さくなったときに、充電分極分の電圧値を減じて開放電圧値を求めるように構成しているので、イグニッションスイッチ７のオフ後、１０分未満にイグニッションスイッチ７がオンされた場合を除外している。

処理部３が、前記経過時間が１０分以上でないと判定した場合（Ｓ７：ＮＯ）、計時をリセットして、処理をステップＳ１へ戻す。
処理部３が、前記経過時間が１０分以上であると判定した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、計時をリセットし、イグニッションスイッチ７のオンの直前の電圧値を記憶部３１から読み出す（Ｓ８）。

処理部３は、下記式（３）に基づき、開放電圧値Ｖ₂ (t)を求める（Ｓ９）。
Ｖ₂ (t)＝Ｖ₁ (t)−Ｐ(t) ・・・（３）
ここで、Ｐ(t) ＝ａ₁ exp(ｂ₁ t)＋ａ₂ exp(ｂ₂ t)＋ａ₃ exp(ｂ₃ t)＋ａ₄ exp(ｂ₄ t)
ｔ：イグニッションスイッチ７のオフ後、読み出された電圧値が取得された時点までの経過時間
Ｖ₁ （ｔ）：ｔ秒後の電圧値
Ｖ₂ （ｔ）：ｔ秒後の開放電圧値
ａ₁ :0.314281、ａ₂ :0.185655、ａ₃ :0.133518、ａ₄ :0.186329
ｂ₁ :-0.1、ｂ₂ :-0.01、ｂ₃ :-0.00099、ｂ₄ :-0.0000322
係数の求め方は後述する。
Ｐ(t) は充電分極分の電圧値の推測式である。式（３）においては、測定した電圧値から、その時点における充電分極に相当する電圧値を減じて、開放電圧値を求める。

処理部３は、算出した開放電圧値を出力部４に表示し（Ｓ１０）、処理を終了する。

以下に、前記係数の求め方について説明する。
まず、新品のバッテリ、過充電を想定した劣化モデル（１）、及び過放電を想定した劣化モデル（２）の各バッテリにつき、充電残容量を複数設定し、イグニッションスイッチのオフ後、２０分間の電圧降下量を測定した。

図３は、新品のバッテリの電圧降下量を測定した結果を示すグラフ、図４は、劣化モデル（１）のバッテリの電圧降下量を測定した結果を示すグラフ、図５は、劣化モデル（２）のバッテリの電圧降下量を測定した結果を示すグラフである。グラフの縦軸は電圧降下量（実測した電圧値と開放電圧値との差）ΔＶ（Ｖ）、横軸はイグニッションスイッチがオフされたときからの経過時間（分）である。
図３は、充電残容量が異なるａ、ｂ、ｃのバッテリについて測定した結果を示すグラフである。図４は、使用年数と充電残容量との組み合わせが異なるｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉのバッテリについて測定した結果を示すグラフである。図５は、使用年数と充電残容量との組み合わせが異なるｊ、ｋ、ｍ、ｎ、ｐ、ｑのバッテリについて測定した結果を示すグラフである。

劣化モデル（１）の場合、劣化したとき、負極が収縮し、新品のバッテリと比較して比表面積が小さくなり、正極の比表面積も小さくなって、格子腐食も生じる。劣化モデル（２）の場合、劣化したとき、正極が劣化・脱落して比表面積が小さくなり、負極の比表面積も小さくなる。このように、正極及び負極の活物質、集電極等の分極に影響を与える因子を大きく異ならせた各バッテリにつき、エンジン停止後、２０分間の電圧降下量を測定したデータに基づき前記係数を求めるので、良好に分極の影響を補正して、開放電圧値を
算出することができる。

以上のように、本実施の形態においては、バッテリ５を充電している場合に、イグニッションスイッチ７がオフされ、充電分極の影響が特に大きい１０分を経過した後にイグニッションスイッチ７がオンされたときに、オンの直前の電圧値から、この時点で残留している充電分極分の電圧値を減じて開放電圧値を求めるので、電流センサを用いることなく、簡単な構成で、精度良く開放電圧値を推定することができる。

なお、前記実施の形態においては、イグニッションスイッチ７のオフ後、１０分を経過した場合に、イグニッションスイッチ７がオンされたときに、開放電圧値を推定するように構成した場合につき説明しているが、時間は１０分に限定されるものではない。但し、上述したように、イグニッションスイッチ７のオフ後、１０分間の電圧降下量が特に大きいので、時間は１０分にするのが好ましい。
また、式（２）の係数の個数及び各係数の数値は、前記実施の形態において説明した係数の個数及び係数の数値に限定されるものではない。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る開放電圧値推定装置１６を備える電源制御装置１４の概略構成を示すブロック図である。図中、図１と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施の形態においては、電源制御装置１４が電流センサ１５を備え、該電流センサ１５がバッテリ５の電流値を検出して開放電圧値推定装置１６に与えるように構成されている点が、実施の形態１に係る電源制御装置１と異なる。オルタネータ１０からバッテリ５へ充電電流が流れる場合、電流センサ１５が検出する電流値は正の値を取るように構成されている。

以下に、このような構成の開放電圧値推定装置１６の処理部３の動作を、それを示す図７のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、処理部３は、電圧センサ６から所定のサンプリング周期で電圧値を取得し、電流センサ１５から所定のサンプリング周期で電流値を取得し（Ｓ２１）、取得した電圧値及び電流値を記憶部３１に記憶させる（Ｓ２２）。
次に、処理部３は、イグニッションスイッチ７がオフされたか否かを判定する（Ｓ２３）。
処理部３が、イグニッションスイッチ７がオフされていないと判定した場合（Ｓ２３：ＮＯ）、処理をステップＳ２１へ戻す。
処理部３が、イグニッションスイッチ７がオフされたと判定した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、タイマ３２に計時を開始させる（Ｓ２４）。

次に、イグニッションスイッチ７がオフになる前に、バッテリ５が充電状態であったか否かを判定する（Ｓ２５）。ステップＳ２２で記憶された、イグニッションスイッチ７のオフ前の電圧値が上昇中であったか否かを判定し、かつ電流値が正であったか否かを判定する。なお、必要に応じて、指数加重移動平均（指数平滑平均）等を用いて、計測値のなまし処理を実施する。

処理部３が、バッテリ５が充電状態でないと判定した場合（Ｓ２５：ＮＯ）、計時をリセットして、処理をステップＳ２１へ戻す。
処理部３が、バッテリ５が充電状態であると判定した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、イグニッションスイッチ７がオンされたか否かを判定する（Ｓ２６）。

処理部３が、イグニッションスイッチ７がオンされていないと判定した場合（Ｓ２６：
ＮＯ）、処理をステップＳ２６へ戻す。
処理部３が、イグニッションスイッチ７がオンされたと判定した場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、タイマ３２が計時した、イグニッションスイッチ７のオフからオンまでの経過時間が１０分以上であるか否かを判定する（Ｓ２７）。

処理部３が、前記経過時間が１０分以上でないと判定した場合（Ｓ２７：ＮＯ）、計時をリセットして、処理をステップＳ２１へ戻す。
処理部３が、前記経過時間が１０分以上であると判定した場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、計時をリセットし、イグニッションスイッチ７のオンの直前の電圧値を記憶部３１から読み出す（Ｓ２８）。

処理部３は、上記式（２）に基づき、開放電圧値Ｖ₂ (t)を求める（Ｓ２９）。
処理部３は、算出した開放電圧値を出力部４に表示し（Ｓ３０）、処理を終了する。

本実施の形態においては、イグニッションスイッチ７がオフになる前に、バッテリ５が充電状態であったことをより確実に確認した上で、開放電圧値を推定するので、推定の精度がさらに良好になる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３においては、実施の形態１に係る電源制御装置１を用いる。そして、本実施の形態においては、処理部３が開放電圧値を求める場合の算出式が前記式（３）と異なり、処理部３は上述した処理手順のステップＳ９において、次の式（４）により開放電圧値Ｖ₃ (t)を求める。
Ｖ₃ (t)＝Ｖ₁ (t)−γ×Ｐ(t) ・・・（４）
ここで、Ｐ(t) ＝ａ₁ exp(ｂ₁ t)＋ａ₂ exp(ｂ₂ t)＋ａ₃ exp(ｂ₃ t)＋ａ₄ exp(ｂ₄ t)
ｔ：イグニッションスイッチ７のオフ後、イグニッションスイッチ７のオンの直前に電圧値が取得された時点までの経過時間
Ｖ₁ (t)：ｔ秒後の電圧値
Ｖ₃ (t)：ｔ秒後の開放電圧値
ａ₁ :0.314281、ａ₂ :0.185655、ａ₃ :0.133518、ａ₄ :0.186329
ｂ₁ :-0.1、ｂ₂ :-0.01、ｂ₃ :-0.00099、ｂ₄ :-0.0000322
γ：補正係数、γ＝｛Ｖ₁ (t₁ )−Ｖ₁ (t₂ )｝／｛Ｐ(t₁ )−Ｐ(t₂ )｝
ｔ₁ ：第１時間、イグニッションスイッチ７のオフ後、電圧値が取得された第１時点までの経過時間
ｔ₂ ：第２時間、イグニッションスイッチ７のオフ後、電圧値が取得された第２時点までの経過時間。ｔ＞ｔ₂ ＞ｔ₁

図８は、補正係数γの算出方法を説明するための図である。
図８において、横軸はイグニッションスイッチ７のオフ後の経過時間（秒）であり、縦軸は実測した電圧値と開放電圧値との差（ΔＶ）である。
図中、ｒは前記Ｐ(t) をグラフで示したものである。ｓは、所定のバッテリにつき、前記経過時間と、実測した電圧値と開放電圧値との差ΔＶとの関係を示したグラフである。

図８に示されているように、第２時間ｔ₂ と第１時間ｔ₁ との間の時間におけるグラフｓの電圧降下量ΔＶ2 は、前記時間におけるグラフｒの電圧降下量ΔＶ1 より大きくなっている。
そこで、前記電圧降下量ΔＶ2 と前記電圧降下量ΔＶ1 との比を補正係数γとし、この補正係数γを前記Ｐ(t) に乗じて、充電分極分の電圧値の推測式が実測データに近くなるように補正する。以上のようにして、補正された推測式ｕのグラフが得られる。
なお、ここでは、ｔ₁ における前記ΔＶの値とｔ₂ における前記ΔＶの値との差をΔＶ
2 としているが、ΔＶ2 は、ｔ₁ において電圧センサ６から取得した電圧値と、ｔ₂ において取得した電圧値との差に相当する。

本実施の形態においては、上述したように、Ｐ(t) を補正して開放電圧値を求めるので、開放電圧値の推定の誤差が低減される。
なお、本実施の形態においては、補正係数γを求めるために、イグニッションスイッチ７のオフの後、今回のイグニッションスイッチ７のオンの前に得られた第１時間ｔ₁ 、及び第２時間ｔ₂ 間の電圧値の差と、該第１時間ｔ₁ 、及び第２時間ｔ₂ 間のＰ(t) の値の差とにより補正係数γを求める場合につき説明しているが、これに限定されるものではなく、以前のイグニッションスイッチ７のオフ後に得られたデータにより得られた補正係数γを用いることにしてもよい。後述するように、第１時間ｔ₁ と第２時間ｔ₂ との間隔は所定の長さを有する方がＰ(t) の補正の精度が向上するので、今回のイグニッションスイッチ７のオフからオンまでの時間が短い場合等に、前回のデータに係る補正係数γを用いることができる。
また、本実施の形態においては、実施の形態１に係る電源制御装置１を用いた場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、実施の形態２に係る電源制御装置１４を用い、処理部３が前記ステップＳ２９において、前記式（４）により開放電圧値Ｖ₃ (t)を求めることにしてもよい。

以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
［実施例１］
前記電源制御装置１を用い、メーカー、又は型式が異なるバッテリＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥにつき、前記式（３）により、開放電圧値を算出した。

［実施例２］
前記電源制御装置１を用い、各バッテリＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥにつき、第１時間ｔ₁ ：１０分、第２時間ｔ₂ ：１時間である場合に、前記補正係数γを求め、前記式（４）により開放電圧値を算出した。

［実施例３］
前記電源制御装置１を用い、各バッテリＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥにつき、第１時間ｔ₁ ：１時間、第２時間ｔ₂ ：２時間である場合に、前記補正係数γを求め、前記式（４）により開放電圧値を算出した。

［実施例４］
前記電源制御装置１を用い、各バッテリＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥにつき、第１時間ｔ₁ ：１時間、第２時間ｔ₂ ：１２時間である場合に、前記補正係数γを求め、前記式（４）により開放電圧値を算出した。

［実施例５］
前記電源制御装置１を用い、各バッテリＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥにつき、第１時間ｔ₁ ：２時間、第２時間ｔ₂ ：１２時間である場合に、前記補正係数γを求め、前記式（４）により開放電圧値を算出した。

［実施例６］
前記電源制御装置１を用い、各バッテリＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥにつき、第１時間ｔ₁ ：５時間、第２時間ｔ₂ ：１２時間である場合に、前記補正係数γを求め、前記式（４）により開放電圧値を算出した。

図９は、各バッテリにつき、分極分の電圧値を求めた結果を示すグラフである。横軸はイグニッションスイッチ７のオフ後の経過時間であり、縦軸は実測された電圧値と開放電圧値との差（ΔＶ）、すなわち分極分の電圧値である。図中、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、及びｚは、前記バッテリＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥのΔＶを求めた結果を示すグラフであり、ｒは前記Ｐ(t) をグラフで示したものである。

また、下記の表１に、前記バッテリＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥにつき、実測して得られた開放電圧値、前記実施例１〜６の方法により算出して得られた開放電圧値（イグニッションスイッチ７のオフ後１２時間の開放電圧値）、及び誤差（実測した開放電圧値と算出した開放電圧値との差）を示す。

図９より、バッテリＣのグラフｘ、及びバッテリＥのグラフｚの場合、経過時間が短いときには、Ｐ(t) のグラフｒと略一致するが、経過時間が長くなると、グラフｒからずれている。バッテリＤ（グラフｙ）、バッテリＢ（グラフｗ）、バッテリＡ（グラフｖ）の場合、この順にグラフｒからのずれが大きくなっている。
表１より、バッテリＡ、Ｂ、Ｃ、及びＥについては、イグニッションスイッチ７のオフ後１２時間の場合、Ｐ(t) を補正しない実施例１の方法で開放電圧値を算出したときの誤差は小さいことが分かる。バッテリＤの場合、実施例１の方法により算出した開放電圧値
の誤差が大きい。バッテリＥの場合、各実施例において誤差が小さい。
バッテリＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤの場合、第１時間ｔ₁ 、第２時間ｔ₂ 、及び第１時間ｔ₁ と第２時間ｔ₂ との間隔が大きくなるに従い、概ね誤差が小さくなる。第１時間ｔ₁ ：２時間、第２時間ｔ₂ ：１２時間である場合に補正係数γを求め、開放電圧値を算出した実施例５において、いずれのバッテリでも誤差が小さい。
以上より、バッテリ、及び経過時間によっては実施例１の算出方法では誤差が大きくなる場合があり、補正係数γを求めてＰ(t) を補正することで、誤差を低減することができることが確認された。また、補正係数γを求める場合、第１時間ｔ₁ 、第２時間ｔ₂ 、及び第１時間ｔ₁ と第２時間ｔ₂ との間隔は所定の長さを有する方がよいことが分かる。

本発明の実施の形態１に係る開放電圧値推定装置を備える電源制御装置の概略構成を示すブロック図である。 開放電圧値推定装置の処理を示すフローチャートである。 新品のバッテリの電圧降下量を測定した結果を示すグラフである。 劣化モデル（１）のバッテリの電圧降下量を測定した結果を示すグラフでる。 劣化モデル（２）のバッテリの電圧降下量を測定した結果を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る開放電圧値推定装置を備える電源制御装置の概略構成を示すブロック図である。 開放電圧値推定装置の処理を示すフローチャートである。 補正係数γの算出方法を説明するための図である。 各バッテリにつき、分極分の電圧値を求めた結果を示すグラフである。

符号の説明

１、１４ 電源制御装置
２、１６ 開放電圧値推定装置
３ 処理部
３１ 記憶部
３２ タイマ
４ 出力部
５ バッテリ
６ 電圧センサ
７ イグニッションスイッチ
８ 点火装置
９ エンジン
１０ オルタネータ
１１ 負荷
１５ 電流センサ

Claims (8)

1. エンジンに連動して発電する車載発電機によって充電されるバッテリの開放電圧値を推定する開放電圧値推定方法であって、
   前記バッテリの電圧値を経時的に取得し、
   取得した電圧値を記憶し、
   エンジンが停止したか否か、及びエンジンが始動したか否かを判定し、
   エンジンが停止したと判定した場合に、エンジン停止の前に取得した前記バッテリの電圧値が上昇中であったか否かを判定し、
   前記電圧値が上昇中であり、エンジンが始動したと判定した場合に、エンジン停止からエンジン始動までの経過時間が所定時間以上であるか否かを判定し、
   前記経過時間が所定時間以上であると判定した場合に、エンジン始動の前に取得した電圧値から、該電圧値を取得した時間に対応する電圧値を減じて、開放電圧値を求めること
   を特徴とする開放電圧値推定方法。
2. 前記開放電圧値は、次の式（１）により算出される請求項１に記載の開放電圧値推定方法。
   

   

   
   
   ｔ：エンジン停止後、エンジン始動の前に電圧値を取得した時点までの経過時間
   Ｖ₁ (t)：経過時間ｔの電圧値
   Ｖ₂ (t)：経過時間ｔの開放電圧値
   ｎ：１以上の自然数
   ａ_i 、ｂ_i ：新品、過充電を想定した劣化モデル、及び過放電を想定した劣化モデルの各バッテリにつき、充電残容量を複数設定し、エンジン停止後の所定時間における電圧降下量を測定して求まる係数を表す。ａ_i ＞０、ｂ_i ＜０
3. 前記開放電圧値は、次の式（２）により算出される請求項１に記載の開放電圧推定方法。
   Ｖ₃ (t)＝Ｖ₁ (t)−γ×Ｐ(t) ・・・（２）
   ここで、γ：補正係数、γ＝｛Ｖ₁ (t₁ )−Ｖ₁ (t₂ )｝／｛Ｐ(t₁ )−Ｐ(t₂ )｝
   Ｖ₃ (t)：経過時間ｔの開放電圧値
   ｔ₁ ：エンジン停止後、電圧値が取得された第１時点までの経過時間
   ｔ₂ ：エンジン停止後、電圧値が取得された第２時点までの経過時間。ｔ₂ ＞ｔ₁
4. エンジンに連動して発電する車載発電機によって充電されるバッテリの開放電圧値を推定する開放電圧値推定装置であって、
   前記バッテリの電圧値を経時的に取得する手段と、
   取得した電圧値を記憶する記憶手段と、
   エンジンが停止したか否かを判定する第１判定手段と、
   該第１判定手段によりエンジンが停止したと判定した場合に、エンジン停止後の経過時間を計時する手段と、
   エンジン停止の前に取得した前記バッテリの電圧値が上昇中であったか否かを判定する第２判定手段と、
   エンジンが始動したか否かを判定する第３判定手段と、
   前記第２判定手段により前記電圧値が上昇中であったと判定し、前記第３手段によりエンジンが始動したと判定した場合に、エンジン停止からエンジン始動までの経過時間が所定時間以上であるか否かを判定する第４判定手段と、
   該第４判定手段により前記経過時間が所定時間以上であると判定した場合に、エンジン始動の前に取得した電圧値から、該電圧値を取得した時間に対応する電圧値を減じて、開放電圧値を求める算出手段と
   を備えることを特徴とする開放電圧値推定装置。
5. 前記算出手段は、前記開放電圧値を、次の式（１）により算出する手段である請求項４に記載の開放電圧値推定装置。
   

   

   
   
   ｔ：エンジン停止後、エンジン始動の前に電圧値を取得した時点までの経過時間
   Ｖ₁ (t)：経過時間ｔの電圧値
   Ｖ₂ (t)：経過時間ｔの開放電圧値
   ｎ：１以上の自然数
   ａ_i 、ｂ_i ：新品、過充電を想定した劣化モデル、及び過放電を想定した劣化モデルの各バッテリにつき、充電残容量を複数設定し、エンジン停止後の所定時間における電圧降下量を測定して求まる係数を表す。ａ_i ＞０、ｂ_i ＜０
6. 前記算出手段は、前記開放電圧値を、次の式（２）により算出する手段である請求項４に記載の開放電圧値推定装置。
   Ｖ₃ (t)＝Ｖ₁ (t)−γ×Ｐ(t) ・・・（２）
   ここで、γ：補正係数、γ＝｛Ｖ₁ (t₁ )−Ｖ₁ (t₂ )｝／｛Ｐ(t₁ )−Ｐ(t₂ )｝
   Ｖ₃ (t)：経過時間ｔの開放電圧値
   ｔ₁ ：エンジン停止後、電圧値が取得された第１時点までの経過時間
   ｔ₂ ：エンジン停止後、電圧値が取得された第２時点までの経過時間。ｔ₂ ＞ｔ₁
7. 前記バッテリへの充電電流値を経時的に取得する手段を備え、
   前記第２判定手段は、エンジン停止の前に取得した前記充電電流値が正であったか否かも判定し、
   前記第４判定手段は、前記第２判定手段により前記充電電流値が正であったと判定した場合に、前記経過時間が所定時間以上であるか否かを判定するように構成されている請求項４乃至６のいずれかに記載の開放電圧値推定装置。
8. 求めた開放電圧値を出力する手段を備える請求項４乃至７のいずれかに記載の開放電圧値推定装置。

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