JP2009234557A - 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、各バッテリに対応させて、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の処理部は、ＩＧ−ＳＷがオフされたと判定した場合（Ｓ１）、タイマに計時させる（Ｓ２）。そして、経過時間が第１時間以上であると判定した場合（Ｓ３）、所定のサンプリング周期で電圧値を取得し（Ｓ４）、記憶させる（Ｓ５）。処理部は、取得した電圧値を、第１時間経過時の電圧値から減じた解消分極電圧値を算出し（Ｓ６）、（経過時間、解消分極電圧値）をプロットし、カルマンフィルタを用いて関係式を成立させる（Ｓ７）。処理部は、ＩＧ−ＳＷがオンされたと判定した場合（Ｓ８）、関係式に基づき第２時間経過時の解消分極電圧値を算出し（Ｓ９）、第１時間経過時の電圧値から前記解消分極電圧値を減じて開放電圧値を得る（Ｓ１０）。
【選択図】図２

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。

一般に、充電終了後のバッテリの開放電圧値は、充電によって生じた充電分極の解消に伴って低下し、充電分極が完全に解消され平衡状態になると一定になる。これに対し、放電終了後のバッテリの開放電圧値は、放電によって生じた放電分極の解消に伴って上昇し、放電分極が完全に解消され平衡状態になると一定になる。
平衡状態におけるバッテリの開放電圧値は、そのバッテリの充電状態を反映したものである。

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

上述したように、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、充電又は放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、この充電分極又は放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、充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）又は劣化状態（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。

さらに、エンジンの停止から所定時間経過時の分極分の電圧値を推測する式を求め、該所定時間経過時の電圧値から推測式により推測した分極分の電圧値を減じて開放電圧値を求める技術もあるが、前記推測式を求めるために、充電率、劣化状態等の条件を変えた多数の試験を行う必要があり、前記推測式は予め求めておくものであって、個々のバッテリの種類、及び劣化度合等に対応できないという問題があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、エンジン停止からの経過時間と電圧変化量（解消分極電圧値）との関係を表す式を求めて第２時間経過時の電圧変化量を推定し、推定した電圧変化量と第１時間経過時の電圧値とに基づき開放電圧値を求めることにより、電流センサ及び複雑な分極電圧値の推測式を用いることがなく、簡単な構成で、各バッテリに対応させて、開放電圧値を精度良く推定することができ、充電率及び劣化状態を精度良く求めることが可能にな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。

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、エンジンが停止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、エンジン停止後の適宜の第１時点を含むそれ以降の３以上の時点の前記バッテリの電圧値を取得して記憶し、前記第１時点に取得した電圧値と、該第１時点経過後に取得した電圧値との差分値を求め、エンジン停止から経過した時間と、求めた差分値との関係式を求めておき、エンジンが始動したか否かを判定し、エンジンが始動したと判定した場合に、前記関係式を用いて、エンジン始動時以降の第２時点の推定差分値を求め、前記第１時点に取得した電圧値と前記推定差分値とに基づき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、エンジンが停止した後、取得する電圧値が経時的に低下している場合に、前記第１時点に取得した電圧値から前記推定差分値を減じて開放電圧値を求めることを特徴とする。

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、エンジンが停止した後、取得する電圧値が経時的に上昇している場合に、前記第１時点に取得した電圧値に前記推定差分値を加えて開放電圧値を求めることを特徴とする。

第４発明に係る開放電圧値推定方法は、第１乃至第３発明において、温度情報を取得し、第１時点を、取得した温度情報に基づいて決定することを特徴とする。

第５発明に係る開放電圧値推定方法は、第４発明において、予め、複数の温度につき、エンジン停止後の適宜の第１時点を含むそれ以降の３以上の時点の前記バッテリの電圧値を取得して記憶し、前記第１時点に取得した電圧値と、該第１時点経過後に取得した電圧値との差分値を求め、エンジン停止から経過した時間と、求めた差分値との関係を求め、複数の温度についての前記関係から、温度情報に基づいて第１時点を決定するためのテーブルを作成しておき、取得した温度情報に基づき、前記テーブルを用いて第１時点を決定することを特徴とする。

第６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、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、前記経過時間が第１時間以上であるか否かを判定する第２判定手段と、該第２判定手段により前記経過時間が第１時間以上であると判定した場合に、該第１時間を含むそれ以降の３以上の時点の前記バッテリの電圧値を取得する手段と、取得した電圧値を記憶する記憶手段と、前記第１時間経過時に取得した電圧値と、該第１時間経過後に取得した電圧値との差分値を求める手段と、エンジン停止から経過した時間と求めた差分値との関係式を求める手段と、エンジンが始動したか否かを判定する第３判定手段と、該第３判定手段によりエンジンが始動したと判定した場合に、前記関係式を用いて、エンジン始動時以降の第２時間の経過時の推定差分値を求める手段と、前記第１時間経過時に取得した電圧値と前記推定差分値とに基づき開放電圧値を求める手段とを備えることを特徴とする。

第７発明に係る開放電圧値推定装置は、第６発明において、温度を検出する手段と、該手段により検出した温度に基づいて、第１時間を決定する手段とを備えることを特徴とする。

本発明においては、個々のバッテリにつき、分極が解消することによる充電時の電圧降下量（第１時間経過時の電圧値からの降下量）、又は放電時の電圧上昇量（第１時間経過時の電圧値からの上昇量）を学習し、解消した分極分の電圧値と経過時間との関係を示す式をフィッティングすることで、第２時間経過時における電圧降下量又は電圧上昇量（解消分極電圧値）を算出することができる。算出した電圧値を第１時間経過時の電圧値から減じ、又は加えることで、開放電圧値が算出される。
また、温度に対応させて第１時間を決定することで、解消した分極分の電圧値と経過時間との関係を示す式をより良好に近似することができ、より精度良く開放電圧値を推定することができる。

本発明によれば、エンジン停止から第１時間経過後に、経時的に電圧値を取得して、経過時間と解消分極電圧値との関係式を求め、第２時間経過時の解消分極電圧値を推定する。そして、充電状態の場合、第１時間経過時に取得した電圧値から解消分極電圧値を減じ、放電状態の場合、第１時間経過時に取得した電圧値に解消分極電圧値を加え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、複雑な分極電圧の推測式を用いることなく、簡単な構成で、個々のバッテリに対応させて、充電分極又は放電分極が解消した時点の開放電圧値を精度良く推定することができる。
従って、この開放電圧値を用いて、充電率又は劣化状態を求める場合、精度が良好である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
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（以下、ＩＧ−ＳＷという）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。
本実施の形態においては、ＩＧ−ＳＷ７のオフ時に、充電状態であった場合（取得する電圧値が経時的に低下する場合）について説明する。
まず、処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオフされたか否かを判定する（Ｓ１）。処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオフされていないと判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、処理をステップＳ１へ戻す。
処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオフされたと判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、タイマ３２に計時を開始させる（Ｓ２）。

次に、処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後の経過時間が第１時間以上であるか否かを判定する（Ｓ３）。この第１時間として、充電分極に相当する電圧値が急激に低下する時間より長い時間を設定する。第１時間の一例として３６００秒が挙げられる。
処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後の経過時間が第１時間未満であると判定した場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理をステップＳ３へ戻す。

処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後の経過時間が第１時間以上であると判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、電圧センサ６により該第１時間から所定のサンプリング周期で電圧値を取得し（Ｓ４）、取得した電圧値を記憶部３１に記憶させる（Ｓ５）。サンプリング周期の一例として、１０秒が挙げられる。

図３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフからの経過時間と、電圧値との関係を示すグラフである。
図３において、経過時間が３６００秒未満である場合、電圧値が急激に降下することが分かる。

処理部３は、取得した電圧値を、前記第１時間経過時に取得した電圧値から減じた解消分極電圧値（解消した分極分の電圧値）を算出する（Ｓ６）。
処理部３は、求められた（経過時間、解消分極電圧値）をプロットし、カルマンフィルター（例えば最小２乗法）を用い、次の式（１）によるフィッティングで係数（α、β）を求め、関係式を成立させる（Ｓ７）。
ΔＶ＝α×ln(t)＋β ・・・（１）
但し、ΔＶ：解消分極電圧値
ｔ：ＩＧ−ＳＷ７のオフからの経過時間
α、β：係数

図４は、ＩＧ−ＳＷ７のオフからの経過時間と、解消分極電圧値との関係を示すグラフである。上述したプロットデータに基づき、前記式（１）によるフィッティングを行うことで、係数α、及びβが求まる。図４に示したグラフの場合、α＝０．０４８１、β＝−０．３８５２である。

次に、処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされたか否かを判定する（Ｓ８）。処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされていないと判定した場合（Ｓ８：ＮＯ）、処理をステップＳ８へ戻す。
処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされたと判定した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、第２時間における解消分極電圧値を算出する（Ｓ９）。前記式（１）のｔに第２時間の数値を代入して解消分極電圧値を求める。第２時間として、分極が略完全に解消すると想定される時間が選択される。第２時間の一例として、ＩＧ−ＳＷ７のオフから３日後（２５９２００秒）が挙げられる。

処理部３は、第１時間経過時に取得した電圧値から、ステップＳ９において求めた解消分極電圧値を減じて開放電圧値を算出し（Ｓ１０）、処理を終了する。ステップＳ１０により、第１時間経過時に取得した電圧値から、その時点における分極分の電圧値を減じることになり、充電分極が略完全に解消した時点における開放電圧値が推定される。

本実施の形態においては、上述したように、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後に、ＩＧ−ＳＷ７のオフからの経過時間と解消分極電圧値との関係式をカルマンフィルタを用いて求め、第２時間経過時の解消分極電圧値を推定し、該解消分極電圧値を、第１時間経過時に取得した電圧値から減じて開放電圧値を求めるので、電流センサ、及び複雑な分極電圧値の推測式を用いることがなく、簡単な構成で、各バッテリの状態に対応させて、充電分極分の電圧値が除去された開放電圧値を精度良く算出することができる。
従って、この開放電圧値を用いて、充電率又は劣化度合を求める場合、精度が良好である。

なお、本実施の形態においては、ＩＧ−ＳＷ７のオフから３６００秒経過した時点からＩＧ−ＳＷ７がオンされるまで、一定間隔で電圧値を取得して、経過時間と解消分極電圧値との関係式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い。
また、ＩＧ−ＳＷ７のオン前の略１時間に取得した電圧値のデータに基づき、経過時間と、この期間の開始時間である第１時間の電圧値からの低下量との関係をプロットして、関係式を求めることにしてもよい。
図４に示されるように、経過時間が長くなるのに従い、グラフは略直線状になるので、前記関係式は直線の式に近似することにしてもよい。
求めた関係式において、第２時間経過時の解消分極電圧値を算出し、第１時間経過時の電圧値から前記解消分極電圧値を減じて、開放電圧値を求める。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る開放電圧値推定装置２２を備える電源制御装置２１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。
電源制御装置２１は、外部の温度を検出する温度センサ１３を備えており、開放電圧値推定装置２２の処理部２３の記憶部３１には、温度テーブル３３が記憶されている。

以下に、温度テーブル３３の作成方法について説明する。
まず、処理部２３は、温度を−１５℃、２５℃、４０℃と変えた場合につき、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後、適宜に定めた第１時間の経過時から所定のサンプリング周期で電圧センサ６から電圧値を取得し、取得した電圧値を記憶部３１に記憶させる。ここで、第１時間の一例として３６００秒が挙げられ、サンプリング周期の一例として１０秒が挙げられる。そして、各サンプリング時点で取得した電圧値を、前記第１時間経過時に取得した電圧値から減じた解消分極電圧値を算出し、求めた（経過時間、解消分極電圧値）をプロットする。

プロットしたグラフを図６乃至図８に示す。図６は、温度が−１５℃である場合の、バッテリａ、ｂ、ｃそれぞれの前記経過時間と解消分極電圧値との関係を示すグラフ（片対数グラフ）、図７は、温度が２５℃である場合の前記経過時間と解消分極電圧値との関係を示すグラフ、図８は、温度が４０℃である場合の前記経過時間と解消分極電圧値との関係を示すグラフである。バッテリａ、ｂ、ｃは、それぞれサイズが「６０Ｄ２３」であり、新品であり、ＳＯＣが１００％である。

図６、図７、及び図８を比較することにより、図７及び図８の場合、各バッテリにつき、対数近似曲線の傾きが略一定であるのに対し、図６の対数近似曲線は、各バッテリにつき、破線で示した範囲と、該範囲を超えた部分とで傾きが変化していることが分かる。ＩＧ−ＳＷ７から長時間経過した第２時間における開放電圧値を推定するので、前記範囲を超えた部分において経過時間と解消分極電圧値との関係を求める、すなわち該関係を求める起点となる第１時間を大きくすればよいことが分かる。
以上のように、複数の温度につき、経過時間と解消分極電圧値との関係を求めた結果に基づいて、処理部２３は、温度情報に対応させて第１時間を決定するための温度テーブル３３を作成し、記憶部３１に記憶する。

以下に、上述の構成の開放電圧値推定装置２２の処理部２３の動作を、それを示す図９のフローチャートを参照しながら説明する。
本実施の形態においては、ＩＧ−ＳＷ７のオフ時に、充電状態であった場合について説明する。
まず、処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７がオフされたか否かを判定する（Ｓ１１）。処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７がオフされていないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、処理をステップＳ１１へ戻す。
処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７がオフされたと判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、タイマ３２に計時を開始させる（Ｓ１２）。

次に、処理部２３は、温度センサ１３から外部の温度情報を取得する（Ｓ１３）。そして、処理部２３は、記憶部３１から前記温度テーブル３３を読み出し、取得した温度情報に基づき、温度テーブル３３を用いて第１時間を決定する（Ｓ１４）。温度テーブル３３により、例えば温度が−１５℃である場合、第１時間を１２時間に決定し、温度が１０℃である場合、第１時間を５時間に決定し、温度が２５℃である場合、第１時間を５時間に決定する。

次に、処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後の経過時間が決定した第１時間以上であるか否かを判定する（Ｓ１５）。処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後の経過時間が第１時間未満であると判定した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、処理をステップＳ１５へ戻す。

処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後の経過時間が第１時間以上であると判定した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、電圧センサ６により該第１時間から所定のサンプリング周期で電圧値を取得し（Ｓ１６）、取得した電圧値を記憶部３１に記憶させる（Ｓ１７）。サンプリング周期の一例として、１０秒が挙げられる。

処理部２３は、取得した電圧値を、前記第１時間経過時に取得した電圧値から減じた解消分極電圧値を算出する（Ｓ１８）。
処理部２３は、求められた（経過時間、解消分極電圧値）をプロットし、カルマンフィルター（例えば最小２乗法）を用い、前記式（１）によるフィッティングで係数（α、β）を求め、関係式を成立させる（Ｓ１９）。

次に、処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされたか否かを判定する（Ｓ２０）。処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされていないと判定した場合（Ｓ２０：ＮＯ）、処理をステップＳ２０へ戻す。
処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされたと判定した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、第２時間における解消分極電圧値を算出する（Ｓ２１）。前記式（１）のｔに第２時間の数値を代入して解消分極電圧値を求める。第２時間の一例として、ＩＧ−ＳＷ７のオフから３日後（２５９２００秒）が挙げられる。

処理部２３は、第１時間経過時に取得した電圧値から、ステップＳ２１において求めた解消分極電圧値を減じて開放電圧値を算出し（Ｓ２２）、処理を終了する。ステップＳ２２により、第１時間経過時に取得した電圧値から、その時点における分極分の電圧値を減じることになり、充電分極が略完全に解消した時点における開放電圧値が推定される。

本実施の形態においては、温度に対応させて第１時間を決定するので、第２時間における開放電圧値を推定するに際し、前記関係式をより良好に近似することができる。従って、開放電圧値をより精度良く算出することができ、この開放電圧値を用いて、充電率又は劣化度合を求める場合、精度がより良好になる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る電源制御装置２１は、開放電圧値推定装置２２の処理部２３の記憶部３１に温度テーブル３３を記憶させていないこと以外は、実施の形態２に係る電源制御装置２１と同一の構成を有する。処理部２３による処理は、実施の形態２に係る処理と異なる。

以下に、上述の構成の開放電圧値推定装置２２の処理部２３の動作を、それを示す図１０のフローチャートを参照しながら説明する。
本実施の形態においては、ＩＧ−ＳＷ７のオフ時に、充電状態であった場合について説明する。
まず、処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７がオフされたか否かを判定する（Ｓ３１）。処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７がオフされていないと判定した場合（Ｓ３１：ＮＯ）、処理をステップＳ３１へ戻す。
処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７がオフされたと判定した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、タイマ３２に計時を開始させる（Ｓ３２）。

次に、処理部２３は、温度センサ１３から外部の温度情報を取得する（Ｓ３３）。
そして、処理部２３は、温度が１０℃以下であるか否かを判定する（Ｓ３４）。処理部２３は、温度が１０℃以下であると判定した場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、第１時間をｔ₁ 時間に決定（Ｓ３５）する。処理部２３は温度が１０℃以下でない、すなわち温度が１０℃を超えると判定した場合（Ｓ３４：ＮＯ）、第１時間をｔ₂ 時間に決定する（Ｓ３６）。ここで、ｔ₁ 時間の一例として５時間、ｔ₂ 時間の一例として１時間が挙げられる。また、ステップＳ３４において判定する温度の閾値は１０℃に限定されるものではない。温度の閾値、ｔ₁ 時間及びｔ₂ 時間の値は、前記実施の形態２と同様に、複数の温度につき、経過時間と解消分極電圧値との関係を求めた結果に基づいて設定する。

次に、処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後の経過時間が第１時間以上であるか否かを判定する（Ｓ３７）。処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後の経過時間が第１時間未満であると判定した場合（Ｓ３７：ＮＯ）、処理をステップＳ３７へ戻す。

処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後の経過時間が第１時間以上であると判定した場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、電圧センサ６により該第１時間から所定のサンプリング周期で電圧値を取得し（Ｓ３８）、取得した電圧値を記憶部３１に記憶させる（Ｓ３９）。サンプリング周期の一例として、１０秒が挙げられる。

処理部２３は、取得した電圧値を、前記第１時間経過時に取得した電圧値から減じた解消分極電圧値を算出する（Ｓ４０）。
処理部２３は、求められた（経過時間、解消分極電圧値）をプロットし、カルマンフィルター（例えば最小２乗法）を用い、前記式（１）によるフィッティングで係数（α、β）を求め、関係式を成立させる（Ｓ４１）。

次に、処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされたか否かを判定する（Ｓ４２）。処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされていないと判定した場合（Ｓ４２：ＮＯ）、処理をステップＳ４２へ戻す。
処理部２３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされたと判定した場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、第２時間における解消分極電圧値を算出する（Ｓ４３）。前記式（１）のｔに第２時間の数値を代入して解消分極電圧値を求める。第２時間の一例として、ＩＧ−ＳＷ７のオフから３日後（２５９２００秒）が挙げられる。

処理部２３は、第１時間経過時に取得した電圧値から、ステップＳ９において求めた解消分極電圧値を減じて開放電圧値を算出し（Ｓ４４）、処理を終了する。

本実施の形態においては、温度に対応させて第１時間を決定するので、第２時間における開放電圧値を推定するに際し、前記関係式をより良好に近似することができる。従って、開放電圧値をより精度良く算出することができ、この開放電圧値を用いて、充電率又は劣化度合を求める場合、精度がより良好になる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る電源制御装置は、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と同一の構成を有し、処理部３による処理が実施の形態１に係る処理と異なる。

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１１のフローチャートを参照しながら説明する。
本実施の形態においては、ＩＧ−ＳＷ７のオフ時に、放電状態であった場合（取得する電圧値が経時的に上昇する場合）について説明する。
まず、処理部３は、処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオフされたか否かを判定する（Ｓ５１）。処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオフされていないと判定した場合（Ｓ５１：ＮＯ）、処理をステップＳ５１へ戻す。。
処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオフされたと判定した場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、タイマ３２に計時を開始させる（Ｓ５２）。

次に、処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフからの経過時間が第１時間以上であるか否かを判定する（Ｓ５３）。この第１時間として、放電分極に相当する電圧値が急激に上昇する時間より長い時間を設定する。第１時間の一例として１５００秒が挙げられる。
処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後の経過時間が第１時間未満であると判定した場合（Ｓ５３：ＮＯ）、処理をステップＳ５３へ戻す。

処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後の経過時間が第１時間以上であると判定した場合（Ｓ５３：ＹＥＳ）、電圧センサ６により該第１時間から所定のサンプリング周期で電圧値を取得し（Ｓ５４）、取得した電圧値を記憶部３１に記憶させる（Ｓ５５）。サンプリング周期の一例として、１０秒が挙げられる。

図１２は、ＩＧ−ＳＷ７のオフからの経過時間と、電圧値との関係を示すグラフである。
図１２において、経過時間が１５００秒を超えた場合、電圧値の変化の度合が緩やかになっていることが分かる。

処理部３は、取得した電圧値から前記第１時間経過時に取得した電圧値を減じた解消分極電圧値（解消した分極分の電圧値）を算出する（Ｓ５６）。
処理部３は、求められた（経過時間、解消分極電圧値）をプロットし、カルマンフィルターを用い、次の式（２）によるフィッティングで係数（γ、δ）を求め、関係式を成立させる（Ｓ５７）。
ΔＶ＝γ×ln(t)＋δ ・・・（２）

図１３は、ＩＧ−ＳＷ７のオフからの経過時間と、解消分極電圧値との関係を示すグラフである。上述したプロットデータに基づき、前記式（２）によるフィッティングを行うことで、係数γ、及びδが求まる。図１３に示したグラフの場合、γ＝０．０３８４、δ＝−０．２８０１である。

次に、処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされたか否かを判定する（Ｓ５８）。処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされていないと判定した場合（Ｓ５８：ＮＯ）、処理をステップＳ５８へ戻す。
処理部３は、ＩＧ−ＳＷ７がオンされたと判定した場合（Ｓ５８：ＹＥＳ）、第２時間における解消分極電圧値を算出する（Ｓ５９）。前記式（２）のｔに第２時間の数値を代入して解消分極電圧値を求める。第２時間として、分極が略完全に解消すると想定される時間が選択される。第２時間の一例として、ＩＧ−ＳＷ７のオフから４５００秒後が挙げられる。

処理部３は、第１時間経過時に取得した電圧値に、ステップＳ５９において求めた解消分極電圧値を加えて開放電圧値を算出し（Ｓ６０）、処理を終了する。ステップＳ６０により、第１時間経過時に取得した電圧値に、その時点における分極分の電圧値を加えることになり、放電分極が略完全に解消した時点における開放電圧値が推定される。

本実施の形態においては、上述したように、ＩＧ−ＳＷ７のオフ後に、ＩＧ−ＳＷ７のオフからの経過時間と放電時の解消分極電圧値との関係式をカルマンフィルタを用いて求め、第２時間経過時の解消分極電圧値を推定し、推定した解消分極電圧値を、第１時間経過時に取得した電圧値に加えて開放電圧値を求めるので、電流センサ、及び複雑な分極電圧値の推測式を用いることがなく、簡単な構成で、各バッテリの状態に対応させて、充電分極分の電圧値が除去された開放電圧値を精度良く算出することができる。
従って、この開放電圧値を用いて、充電率又は劣化度合を求める場合、精度が良好である。

なお、本実施の形態においては、ＩＧ−ＳＷ７のオフから第１時間としての１５００秒が経過した時点からＩＧ−ＳＷ７がオンされるまで、一定間隔で電圧値を取得して、経過時間と解消分極電圧値との関係式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い。また、前記実施の形態２及び３のように、外部の温度情報を取得し、取得した温度情報に基づいて第１時間を決定することにしてもよい。
ＩＧ−ＳＷ７のオン前の略１時間に取得した電圧値のデータに基づき、経過時間と、この期間の開始時間である第１時間の電圧値からの上昇量との関係をプロットして、関係式を求めることにしてもよい。
図１３に示されるように、経過時間が長くなるのに従い、グラフは略直線状になるので、前記関係式は直線の式に近似することにしてもよい。
求めた関係式において、第２時間経過時の解消分極電圧値を算出し、第１時間経過時の電圧値に前記解消分極電圧値を加えて開放電圧値を求める。

なお、前記実施の形態１乃至４においては、カルマンフィルタ（最小２乗法）により関係式の係数の算出を行う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い。但し、カルマンフィルタにより関係式の係数の算出を行う方が、フィッティングの精度が良好であり、第２時間経過時の解消分極電圧値を精度良く推定することができるので好ましい。
また、前記第１時間、第２時間、及びサンプリング周期は前記実施の形態１乃至４において説明した数値には限定されない。

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。 本発明の実施の形態１に係る開放電圧値推定装置の処理部の処理を示すフローチャートである。 ＩＧ−ＳＷのオフからの経過時間と、電圧値との関係を示すグラフである。 ＩＧ−ＳＷのオフからの経過時間と、解消分極電圧値との関係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。 温度が−１５℃である場合の、バッテリａ、ｂ、ｃそれぞれの経過時間と解消分極電圧値との関係を示すグラフである。 温度が２５℃である場合の経過時間と解消分極電圧値との関係を示すグラフである。 温度が４０℃である場合の経過時間と解消分極電圧値との関係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の処理部の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る開放電圧値推定装置の処理部の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に係る開放電圧値推定装置の処理部の処理を示すフローチャートである。 ＩＧ−ＳＷのオフからの経過時間と、電圧値との関係を示すグラフである。 ＩＧ−ＳＷのオフからの経過時間と、解消分極電圧値との関係を示すグラフである。

符号の説明

１、２１ 電源制御装置
２、２２ 開放電圧値推定装置
３、２３ 処理部
３１ 記憶部
３２ タイマ
３３ 温度テーブル
４ 出力部
５ バッテリ
６ 電圧センサ
７ ＩＧ−ＳＷ
８ 点火装置
９ エンジン
１０ オルタネータ
１１ 負荷
１３ 温度センサ

Claims (7)

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、
   エンジンが停止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、エンジン停止後の適宜の第１時点を含むそれ以降の３以上の時点の前記バッテリの電圧値を取得して記憶し、
   前記第１時点に取得した電圧値と、該第１時点経過後に取得した電圧値との差分値を求め、
   エンジン停止から経過した時間と、求めた差分値との関係式を求めておき、
   エンジンが始動したか否かを判定し、
   エンジンが始動したと判定した場合に、前記関係式を用いて、エンジン始動時以降の第２時点の推定差分値を求め、
   前記第１時点に取得した電圧値と前記推定差分値とに基づき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. エンジンが停止した後、取得する電圧値が経時的に低下している場合に、前記第１時点に取得した電圧値から前記推定差分値を減じて開放電圧値を求める請求項１に記載の開放電圧値推定方法。
3. エンジンが停止した後、取得する電圧値が経時的に上昇している場合に、前記第１時点に取得した電圧値に前記推定差分値を加えて開放電圧値を求める請求項１に記載の開放電圧値推定方法。
4. 温度情報を取得し、
   第１時点を、取得した温度情報に基づいて決定する請求項１乃至３のいずれかに記載の開放電圧値推定方法。
5. 予め、
   複数の温度につき、エンジン停止後の適宜の第１時点を含むそれ以降の３以上の時点の前記バッテリの電圧値を取得して記憶し、
   前記第１時点に取得した電圧値と、該第１時点経過後に取得した電圧値との差分値を求め、
   エンジン停止から経過した時間と、求めた差分値との関係を求め、
   複数の温度についての前記関係から、温度情報に基づいて第１時点を決定するためのテーブルを作成しておき、
   取得した温度情報に基づき、前記テーブルを用いて第１時点を決定する請求項４に記載の開放電圧値推定方法。
6. 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、
   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、
   前記経過時間が第１時間以上であるか否かを判定する第２判定手段と、
   該第２判定手段により前記経過時間が第１時間以上であると判定した場合に、該第１時間を含むそれ以降の３以上の時点の前記バッテリの電圧値を取得する手段と、
   取得した電圧値を記憶する記憶手段と、
   前記第１時間経過時に取得した電圧値と、該第１時間経過後に取得した電圧値との差分値を求める手段と、
   エンジン停止から経過した時間と求めた差分値との関係式を求める手段と、
   エンジンが始動したか否かを判定する第３判定手段と、
   該第３判定手段によりエンジンが始動したと判定した場合に、前記関係式を用いて、エンジン始動時以降の第２時間の経過時の推定差分値を求める手段と、
   前記第１時間経過時に取得した電圧値と前記推定差分値とに基づき開放電圧値を求める手段と
   を備えることを特徴とする開放電圧値推定装置。
7. 温度を検出する手段と、
   該手段により検出した温度に基づいて、第１時間を決定する手段と
   を備える請求項６に記載の開放電圧値推定装置。

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