JP2022097786A - バックアップバッテリ制御モジュール及びバックアップバッテリ制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】メインバッテリによる電力供給が絶たれて運転支援装置等の負荷の駆動を継続させたいときに、バックアップバッテリが運転支援装置等の負荷の駆動を継続させる必要残容量を確保していないという事態の発生を低減できる制御モジュールを提供する。【解決手段】制御モジュール１６は、開回路電圧計測部３２と、既充電率導出部３３と、内部抵抗計測部３５と、劣化度合導出部３６と、イグニッションスイッチ１５がオンのときに、メインバッテリ１２から負荷１１への電力供給が絶たれた場合にバックアップバッテリ１３において負荷に必要となる必要残容量が確保されるように、劣化度合導出部３６による導出結果に基づいて、目標充電率を求める目標充電率導出部３８と、既充電率が目標充電率よりも小さいと判断すると、目標充電率導出部３８により求められた目標充電率に達するまで、バックアップバッテリ１３を充電する充電制御部３９と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、バックアップバッテリ制御モジュール及びバックアップバッテリ制御システムに関する。

従来、リチウムイオン二次電池について、温度に基づいて内部抵抗値を推定し、この内部抵抗値にリチウムイオン二次電池に出入りする電流値を乗算して過電圧を算出し、閉回路電圧値から過電圧を減算して開回路電圧値を算出し、この開回路電圧値から残容量を推定する電池システムが開示されている（例えば特許文献１参照）。これにより、リチウムイオン二次電池の残容量の推定精度を向上させることが記載されている。

特開２０１７－１１６３３６号公報

ここで、車両には、バッテリの電力を自動運転車等の運転支援装置（衝突防止や車線変更等の運転支援装置）等の負荷に供給して車両走行するものもある。また、このような車両については、断線等によってメインとなるバッテリから運転支援装置等の負荷への電力供給が途絶した場合においても一定時間その運転支援装置等の負荷の駆動を継続させるための電力を確保するためにバックアップバッテリを搭載することが検討されている。

しかし、このような技術を、例えば通常使用しないバックアップバッテリに適用したとしても、バックアップバッテリの残容量は、自己放電によって減少していき、適切に管理しないと、運転支援装置等の負荷（車両を走行させるための負荷）の駆動を継続させるときに十分な残容量が残っていないという事態も発生し得る。

本発明は、上記実情に鑑み、メインバッテリによる電力供給が絶たれて車両を走行させるための負荷の駆動を継続させなければならないときに、バックアップバッテリが車両を走行させるための負荷の駆動を継続させるために必要となる必要残容量を確保していないという事態の発生を従来よりも低減させることができるバックアップバッテリ制御モジュール及びバックアップバッテリ制御システムを提供することを目的とする。

本発明に係るバックアップバッテリ制御モジュールは、車両を走行させるために必要となる負荷に対してメインバッテリから電力供給すると共に、前記メインバッテリから前記負荷への電力供給が絶たれた場合にはバックアップバッテリから前記負荷に対して電力供給させるバックアップバッテリ制御モジュールであって、イグニッションスイッチがオフのときに、第１所定時間毎に、前記バックアップバッテリの開回路電圧を計測する開回路電圧計測手段と、前記開回路電圧計測手段の計測結果に基づいて、既に充電されている前記バックアップバッテリの既充電率を導出する既充電率導出手段と、前記イグニッションスイッチがオフのときに、第２所定時間毎に、前記バックアップバッテリの内部抵抗を計測する内部抵抗計測手段と、前記内部抵抗計測手段の計測結果に基づいて、前記バックアップバッテリの劣化度合を導出する劣化度合導出手段と、前記メインバッテリから前記負荷への電力供給が絶たれた場合に前記バックアップバッテリにおいて前記負荷に必要となる必要残容量が確保されるように、前記劣化度合導出手段により導出された劣化度合に基づいて、充電目標となる目標充電率を導出する目標充電率導出手段と、前記既充電率が前記劣化度合に基づく目標充電率よりも小さいと判断すると、前記目標充電率に達するまで、前記バックアップバッテリを充電する充電制御手段と、を備えることを特徴とする。

このバックアップ制御モジュールによれば、イグニッションスイッチがオフのときに、開回路電圧計測手段が計測する開回路電圧に基づいて既充電率導出手段がバックアップバッテリの既充電率を導出し、内部抵抗計測手段が計測する内部抵抗に基づいて劣化度合導出手段がバックアップバッテリの劣化度合を導出する。従って、イグニッションスイッチがオンの場合に生じる、メインバッテリや負荷にかかる電力等により開回路電圧及び内部抵抗が精度良く計測し難いという問題が解消される。その結果、イグニッションスイッチがオンのときよりもバックアップバッテリの既充電率及び劣化度合を正確に計測できる。劣化度合を正確に計測できれば、目標充電率がより正確に導出される。また、既充電率が目標充電率よりも小さいこともより正確に判断される。さらには、車両を走行させるための負荷の駆動を継続させるために必要となる必要残容量をより確実に確保することができる。その結果、メインバッテリによる電力供給が絶たれて車両を走行させるための負荷の駆動を継続させなければならないときに、バックアップバッテリが車両を走行させるための負荷の駆動を継続させるために必要となる必要残容量を確保していないという事態の発生を従来よりも低減させることができる。

本発明によれば、メインバッテリによる電力供給が絶たれて車両を走行させるための負荷の駆動を継続させなければならないときに、バックアップバッテリが車両を走行させるための負荷の駆動を継続させるために必要となる必要残容量を確保していないという事態の発生を従来よりも低減させることができる。

本発明の一実施形態に係る制御モジュールを備える制御システムのブロック図である。 （ａ）バックアップバッテリの開回路電圧と既充電率との関係を示すグラフである。（ｂ）放電時間が短いときの、バックアップバッテリのバッテリ電圧と放電時間との関係を示すグラフである。（ｃ）バックアップバッテリの目標充電率とバッテリ温度との関係を示すグラフである。（ｄ）放電時間が長いときの、バックアップバッテリのバッテリ電圧と放電時間との関係を示すグラフである。（ｅ）バックアップバッテリの劣化度合及びバッテリ温度に基づく目標充電率を示す表（テーブル）である。 マイコンの制御過程を示すフローチャートである。 マイコンの制御過程を示すフローチャートである。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の一実施形態に係る制御モジュール１６を備える制御システム１０のブロック図である。これらの制御システム１０及び制御モジュール１６は、自動運転車（不図示）に用いられる。自動運転車とは、例えば、人が運転操作を行わなくとも自動で走行できる車両を意味する。自動運転車はレーダー、ＧＰＳ、カメラなどで周囲の環境を認識し、行き先を指定するだけで自律的に走行する。なお、本実施形態の自動運転車は、運転者が乗車して、自動運転可能であると共に、運転者が手動に切り替えて手動運転可能であるものを想定している。

制御システム１０（バックアップバッテリ制御システム）は、負荷１１と、メインバッテリ１２と、バックアップバッテリ１３と、バッテリ温度センサ１４と、イグニッションスイッチ１５と、制御モジュール１６（バックアップバッテリ制御モジュール）と、を備える。このうち、負荷１１、メインバッテリ１２、バックアップバッテリ１３、バッテリ温度センサ１４、及びイグニッションスイッチ１５は、予め自動運転車（不図示）の車両（不図示）に搭載されるものであり、本実施形態に係る制御モジュール１６は、このような構成に対して後付け可能とされている。なお、図１中には車両側制御部４１も記載されているが、この車両側制御部４１は、予め自動運転車の車両に搭載されるものであり、負荷１１等に接続されて、負荷１１等の駆動を制御する。

負荷１１は、例えば、自動運転車の車両において例えばモータ１１ａ、左右方向へタイヤ向きを駆動するタイヤ駆動部１１ｂ、ブレーキ駆動部１１ｃ、車両周囲の他の車両又は物体を検知する周囲検知センサ１１ｄ、周囲検知センサ１１ｄの検知結果に基づいてモータ１１ａ、タイヤ駆動部１１ｂ、ブレーキ駆動部１１ｃ等を制御する運転支援制御部１１ｅ等であり、車両を走行させるために必要なものをいう。メインバッテリ１２は、負荷１１に電力を供給可能なバッテリである。バックアップバッテリ１３は、メインバッテリ１２に代わって、負荷１１に電力を供給可能なバッテリである。バッテリ温度センサ１４は、バックアップバッテリ１３に取り付けられて、バックアップバッテリ１３のバッテリ温度を検知する。

制御モジュール１６は、車両を走行させるために必要となる負荷１１に対してメインバッテリ１２から電力供給すると共に、メインバッテリ１２から負荷１１への電力供給が絶たれた場合にはバックアップバッテリ１３から負荷１１に対して電力供給させるものである。制御モジュール１６は、マイコン２１（充電制御部）と、充電回路２２と、放電回路２３と、スイッチ２４，２５と、を有する。制御モジュール１６は、上記したように、自動運転車の車両に後付けで（アドオンの形態で）設けられている。そのため、マイコン２１は、車両の駆動を制御する車両側制御部４１とは別個に設けられている。マイコン２１は、充電回路２２、放電回路２３と、スイッチ２４，２５の駆動を制御する。

マイコン２１は、スイッチ２４をオンにしつつスイッチ２５をオフにした状態では、メインバッテリ１２と負荷１１とを接続し、メインバッテリ１２と充電回路２２とを接続する。そして、メインバッテリ１２の電力は、負荷１１の駆動に用いられ、充電回路２２によってバックアップバッテリ１３の充電に用いられる。

また、マイコン２１は、スイッチ２５をオンにしつつスイッチ２４をオフにした状態では、バックアップバッテリ１３と負荷１１とを接続する。そのため、バックアップバッテリ１３の電力は、負荷１１の駆動に用いられる。

なお、充電回路２２は、メインバッテリ１２の電気をバックアップバッテリ１３に充電させるための回路である。放電回路２３は、専用の定電流放電システムとして機能し、バックアップバッテリ１３が保有する電気を放電するための回路であり、この放電によるバックアップバッテリ１３の電圧降下により、バックアップバッテリ１３の内部抵抗が計測可能となる。

以下、マイコン２１の構成について詳述する。マイコン２１は、既充電率タイマー３１と、開回路電圧計測部３２（開回路電圧計測手段）と、既充電率導出部３３（既充電率導出手段）と、劣化タイマー３４と、内部抵抗計測部３５（内部抵抗計測手段）と、劣化度合導出部３６（劣化度合導出手段）と、温度情報取得部３７（温度情報取得手段）と、目標充電率導出部３８（目標充電率導出手段）と、充電制御部３９（充電制御手段）と、を有する。

［イグニッションスイッチオフ時に既充電率を導出］
既充電率タイマー３１は、第１所定時間（例えば半日）を計測している。この計測結果に基づいて、マイコン２１は、第１所定時間毎（例えば半日おき）に、開回路電圧計測部３２及び既充電率導出部３３を駆動させる。
開回路電圧計測部３２は、イグニッションスイッチ１５がオフのときに、第１所定時間毎に、バックアップバッテリ１３の開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）を計測する。
既充電率導出部３３は、開回路電圧計測部３２の計測結果に基づいて、既に充電されているバックアップバッテリ１３の既充電率を導出する。
なお、イグニッションスイッチ１５がオフのときに開回路電圧計測部３２が開回路電圧を計測する。これは、イグニッションスイッチ１５がオンのとき（例えば車両走行中）は、開回路電圧計測部３２が開回路電圧を正確に計測することが困難であるからである。

図２（ａ）は、バックアップバッテリ１３の開回路電圧と既充電率との関係を示すグラフである。縦軸はバックアップバッテリ１３の開回路電圧であり、横軸はバックアップバッテリ１３の既充電率である。図２（ａ）に示されるように、バックアップバッテリ１３の開回路電圧が開回路電圧計測部３２によって大きい値で計測される程に、バックアップバッテリ１３の既充電率が既充電率導出部３３によって大きい値で導出される。図２（ａ）では、開回路電圧Ｘ１［Ｖ］のときに、既充電率４０［％］であり、開回路電圧Ｘ２［Ｖ］のときに、既充電率６０［％］であることが示されている。

［スイッチオフ時に劣化度合を導出］
劣化タイマー３４は、第２所定時間（例えば１か月）を計測している。この計測結果に基づいて、マイコン２１は、第２所定時間毎（例えば１か月おき）に、内部抵抗計測部３５及び劣化度合導出部３６を駆動させる。
内部抵抗計測部３５は、イグニッションスイッチ１５がオフのときに、第２所定時間毎に、バックアップバッテリ１３の内部抵抗を取得する。ここで、内部抵抗計測部３５は、例えば、新品時と現在のバックアップバッテリ１３において規定の電流で放電した時の電圧降下量を計測し、この電圧降下量及び放電電流に基づいて、内部抵抗を計測する。
劣化度合導出部３６は、内部抵抗計測部３５の電圧降下量及び放電電流に基づいて、バックアップバッテリ１３の劣化度合を導出する。以下、この内容について詳述する。

図２（ｂ）は、放電時間が短いときの、バックアップバッテリ１３のバッテリ電圧と放電時間との関係を示すグラフである。縦軸はバックアップバッテリ１３のバッテリ電圧であり、横軸はバックアップバッテリ１３の放電時間である。グラフＪ１は新品時のグラフ（０％劣化のもの）であり、グラフＪ２は使用開始から所定期間を経過した現在の（中古品時の）グラフ（例えば２０％劣化のもの）である。これらのグラフＪ１，Ｊ２は、主に、新品のバックアップバッテリ１３及び現在のバックアップバッテリ１３において、放電電流１０Ａを放電時間１０ｓｅｃ程度で放電した場合に、バッテリ電圧がどの程度降下したのかを示している。
一般的に、バッテリから一定電流を放電すると、バッテリの内部抵抗により、図２（ｂ）のようにバッテリ電圧の電圧降下が発生する。バッテリが劣化すると内部抵抗が増加するため、劣化したバッテリの電圧降下量は大きく計測（図２（ｂ）Ｊ２のＶ２参照）され、新品のバッテリの電圧降下量は小さく計測（図２（ｂ）Ｊ１のＶ１参照）される。そのため、劣化したバッテリの電圧降下量に基づく内部抵抗が大きく算出され、新品のバッテリの電圧降下量に基づく内部抵抗が小さく算出され、劣化したバッテリの内部抵抗が新品のバッテリの内部抵抗に比べて大きくなった度合が現在のバッテリの劣化度合として導出される。

［内部抵抗の計測］
内部抵抗計測部３５は、新品のバックアップバッテリ１３を充電状態から所定時間放電し、その所定時間に降下するバッテリ電圧の電圧降下量、及び放電電流に基づいて、新品時の内部抵抗を算出することにより計測する。そして、内部抵抗計測部３５が計測した新品のバックアップバッテリ１３が有する新品時の内部抵抗の情報は、劣化度合導出部３６により記憶される（なお、新品時の内部抵抗の情報は、製造時に劣化度合導出部３６に初期値として保有されても良い）。

このことを、図２（ｂ）を参照しつつ説明する。例えば、内部抵抗計測部３５は、図２（ｂ）のグラフＪ１のバッテリ電圧及び放電時間のデータを受信する。図２（ｂ）に示されるように、新品時では、放電前のバッテリ電圧がＹ１［ｍＶ］であり、放電後のバッテリ電圧がＹ１１［ｍＶ］であり、電圧降下量がＶ１［ｍＶ］である。
これらを用いて、内部抵抗計測部３５は、数秒間（１０秒間）の所定電流（１０Ａ）による電圧降下から、新品時の内部抵抗Ｒ１［ｍΩ］＝（放電前のバッテリ電圧Ｙ１［ｍＶ］－放電後のバッテリ電圧Ｙ１１［ｍＶ］）／放電電流（１０［Ａ］）＝電圧降下量Ｖ１［ｍＶ］／放電電流（１０［Ａ］）を算出する。
そして、内部抵抗計測部３５が計測した新品のバックアップバッテリ１３が有する新品時の内部抵抗Ｒ１［ｍΩ］＝電圧降下量Ｖ１［ｍＶ］／放電電流（１０［Ａ］）の情報は、劣化度合導出部３６によって記憶される。

［劣化度合の算出］
その後、内部抵抗計測部３５は、現在のバックアップバッテリ１３を充電状態から所定時間放電し、その所定時間に降下するバッテリ電圧の電圧降下量、及び放電電流に基づいて、現在の内部抵抗を算出することにより計測する。そして、この内部抵抗計測部３５が計測した現在の内部抵抗を用いて、劣化度合導出部３６は、新品時から所定期間を経過して現在に至るまでに増加した増加内部抵抗を導出し、この新品時の内部抵抗に対する増加内部抵抗の比率を導出することにより現在のバックアップバッテリ１３の劣化度合を導出する。

このことを、図２（ｂ）を参照しつつ説明する。例えば、内部抵抗計測部３５は、図２（ｂ）中のグラフＪ２のバッテリ電圧及び放電時間のデータを受信する。図２（ｂ）に示されるように、現在では、放電前のバッテリ電圧がＹ２［ｍＶ］であり、放電後のバッテリ電圧がＹ２１［ｍＶ］であり、電圧降下量がＶ２［ｍＶ］である。
これらを用いて、内部抵抗計測部３５は、数秒間（１０秒間）の所定電流（１０Ａ）による電圧降下から、現在の内部抵抗Ｒ２［ｍΩ］＝（放電前のバッテリ電圧Ｙ２［ｍＶ］－放電後のバッテリ電圧Ｙ２１［ｍＶ］）／放電電流（１０［Ａ］）＝電圧降下量Ｖ２［ｍＶ］／放電電流（１０［Ａ］）を算出する。
そして、内部抵抗計測部３５が計測した現在の内部抵抗Ｒ２を用いて、劣化度合導出部３６は、
劣化度合［％］
＝｛（現在の内部抵抗Ｒ２［ｍΩ］－新品時の内部抵抗Ｒ１［ｍΩ］）／（新品時の内部抵抗Ｒ１［ｍΩ］）｝×１００
＝｛（Ｖ２［ｍＶ］／１０［Ａ］－Ｖ１［ｍＶ］／１０［Ａ］）／（Ｖ１［ｍＶ］／１０［Ａ］）｝×１００
＝｛（Ｖ２－Ｖ１）／（Ｖ１）｝×１００［％］
を導出する。
このように、内部抵抗計測部３５は、新品時のバックアップバッテリ１３の内部抵抗に対して、現在のバックアップバッテリ１３の内部抵抗がどの程度増加しているかという観点から劣化度合を導出する。

［スイッチオン時の劣化度合及び温度に基づく充電］
温度情報取得部３７は、バッテリ温度センサ１４からバックアップバッテリ１３の温度情報を取得する。温度もバックアップバッテリ１３の充電率に影響があるためである。

目標充電率導出部３８は、イグニッションスイッチ１５がオンのときに、メインバッテリ１２から負荷１１への電力供給が絶たれた場合にバックアップバッテリ１３において負荷１１に必要となる必要残容量が確保されるように、劣化度合導出部３６による導出結果、温度情報取得部３７により取得された温度情報に基づいて、充電目標となる目標充電率を求める。この目標充電率は、後述する図２（ｅ）のａ１～ａ７［％］、ｂ１～ｂ７［％］、ｃ１～ｃ７［％］、ｄ１～ｄ７［％］である。

この目標充電率は、充電率１００％のバックアップバッテリ１３の残容量に対する、自動運転車を走行させるための負荷の駆動を継続させるために必要とされるバックアップバッテリ１３の残容量ということになる。この目標充電率と劣化度合との関係、目標充電率とバッテリ温度との関係は、理論的には、以下のように考えられる。
例えば、新品のバックアップバッテリ１３について充電率１００％の残容量が３００００［Ａｓｅｃ］であり、現在のバックアップバッテリ１３について充電率１００％の残容量が２４０００［Ａｓｅｃ］であり、自動運転車を走行させるための負荷の駆動を継続させるために必要な必要残容量が８０Ａの電流を３分間流すための残容量である場合を想定する。必要残容量は、８０Ａ×１８０ｓｅｃ（３分）＝１４４００［Ａｓｅｃ］である。そのため、新品のバックアップバッテリ１３の目標充電率は、１４４００［Ａｓｅｃ］／３００００［Ａｓｅｃ］＝４８％である。また、現在のバックアップバッテリ１３の目標充電率は、１４４００［Ａｓｅｃ］／２４０００［Ａｓｅｃ］＝６０％である。
このように、目標充電率導出部３８は、バックアップバッテリ１３の劣化度合が大きい程に目標充電率を大きめに算出する必要がある（図２（ｅ）参照）。
なお、目標充電率導出部３８は、温度が低い程に容量が小さくなるので、バックアップバッテリ１３の温度が低い程に目標充電率を大きめに算出する必要がある（図２（ｅ）及び図２（ｃ）参照）。

充電制御部３９は、既充電率が目標充電率よりも小さいと判断すると、目標充電率導出部３８により求められた目標充電率に達するまで、バックアップバッテリ１３を充電する。充電制御部３９は、１ｓｅｃ毎に充電回路２２からバックアップバッテリ１３へと流れる電流を積算した充電必要容量を充電する。なお、充電制御部３９は、イグニッションスイッチ１５がオンのときに目標充電率になるまで充電する。これによりイグニッションスイッチ１５がオフのときの充電のようにメインバッテリ１２の能力が低下することを抑制する。

図２（ｃ）は、バックアップバッテリ１３の目標充電率とバッテリ温度との関係を示すグラフである。縦軸はバックアップバッテリ１３の目標充電率であり、横軸はバックアップバッテリ１３のバッテリ温度である。バックアップバッテリ１３の適正温度は、－４０℃～６０℃である。バックアップバッテリ１３は、そのような適正温度の範囲内では、バッテリ温度が高い程にバッテリ容量が大きくなり、バッテリ温度が低い程にバッテリ容量が小さくなる性質を有する。従って、図２（ｃ）に示されるように、バッテリ温度が高い程に、目標充電率は小さく済み、バッテリ温度が低い程に、目標充電率が大きく必要となる。

図２（ｅ）は、バックアップバッテリ１３の劣化度合及びバッテリ温度に基づく目標充電率を示す表（テーブル）である。
縦列は、劣化度合を５％、１０％、１５％、２０％として区分けされており、例えばバッテリ温度－４０℃の場合には、劣化度合が５％、１０％、１５％、２０％と順に上がるに従って、目標充電率がａ７％、ｂ７％、ｃ７％、ｄ７％と順に上がる（ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄ）。バッテリ温度が－４０℃～６０℃の間のその他の温度である場合も同様に設定される。
横列は、バッテリ温度を、－４０℃～６０℃として区分けされており、例えば劣化度合が２０％の場合には、バッテリ温度が６０℃から－４０℃へと順に下がるに従って、目標充電率がｄ１からｄ７へと順に上がる（ｄ７＞ｄ６＞ｄ５＞ｄ４＞ｄ３＞ｄ２＞ｄ１）。劣化度合がその他の数値である場合も同様に設定される。
要するに、目標充電率は、劣化度合が高い程に高く設定し、バッテリ温度が低い程に高く設定する。

例えば、現在のバックアップバッテリ１３について、充電率１００％のときの残容量が２４０００［Ａｓｅｃ］であり、充電率が６０％のときの残容量が１４４００［Ａｓｅｃ］であるとする。こういう状況の中、既充電率導出部３３は、開回路電圧計測部３２の計測結果に基づいて、既充電率を６０％として導出する。また、劣化度合導出部３６は、内部抵抗計測部３５の計測結果に基づいて、劣化度合を２０％として導出したとする。また、温度情報取得部３７はバッテリ温度センサ１４の検知結果に基づいて、バッテリ温度を２０℃として取得したとする。この場合に、目標充電率導出部３８は、図２（ｅ）のｄ４を目標充電率とする。充電制御部３９は、既充電率の６０％が目標充電率のｄ４よりも小さい場合には、目標充電率ｄ４に到達するまで充電する。

次に、本実施形態に係る制御モジュール１６のマイコン２１の制御過程を図３及び図４を参照しつつ説明する。図３、図４は、マイコン２１の制御過程を示すフローチャートである。マイコン２１の内部には、図１に記載されるように複数のものがあるので、制御の主体を可能な限り特定して以下説明する。
図３に示されるように、マイコン２１は、イグニッションスイッチ１５がオンか否かを判断する（ステップ１、以下「ステップ」を「Ｓ」と表示する。Ｓ１）。Ｓ１によりイグニッションスイッチ１５がオンであると判断された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）には、図４のＡに移行する。Ｓ１によりイグニッションスイッチ１５がオンではないと判断された場合（Ｓ１：ＮＯ）には、マイコン２１は、図示しない上位機器から所定時間通信が無いかを判断する（Ｓ２）。Ｓ２により所定時間通信があったと判断された場合（Ｓ２：ＮＯ）には、Ｓ４の過程に移行する。Ｓ２により所定時間通信が無いと判断された場合（Ｓ２：ＹＥＳ）には、既充電率タイマー３１及び劣化タイマー３４以外が起動していないスリープ状態に移行させる（Ｓ３）。マイコン２１は、既充電率タイマー３１が第１所定期間経過したかを判断する（Ｓ４）。

Ｓ４より既充電率タイマー３１が第１所定期間経過していないと判断された場合（Ｓ４ＮＯ）には、マイコン２１は、Ｓ８の過程に移行する。
Ｓ４により既充電率タイマー３１が第１所定期間経過したと判断された場合（Ｓ４：ＹＥＳ）には、マイコン２１は、既充電率タイマー３１をリセットする（Ｓ５）。なお、このときに、スリープしていた既充電率タイマー３１及び劣化タイマー３４以外の他の構成は、起動する。

それから、開回路電圧計測部３２は、バックアップバッテリ１３の開回路電圧を計測する（Ｓ６）。既充電率導出部３３は、バックアップバッテリ１３の開回路電圧に基づいて、バックアップバッテリ１３の既充電率を導出する（Ｓ７）。次に、マイコン２１は、劣化タイマー３４が第２所定期間経過したかを判断する（Ｓ８）。

Ｓ８により劣化タイマー３４が第２所定期間経過していないと判断された場合（Ｓ８：ＮＯ）には、マイコン２１は、Ｓ１の過程に移行する。Ｓ８により劣化タイマー３４が第２所定期間経過したと判断された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）には、マイコン２１は、劣化タイマー３４をリセットする（Ｓ９）。内部抵抗計測部３５は、バックアップバッテリ１３の内部抵抗を計測する（Ｓ１０）。劣化度合導出部３６は、バックアップバッテリ１３の内部抵抗に基づいて、バックアップバッテリ１３の劣化度合を導出する（Ｓ１１）。その後、マイコン２１は、図４のＢの過程に移行する。

Ｓ１１の過程の後に、図４に示されるように、マイコン２１は、イグニッションスイッチ１５がオンか否かを判断する（Ｓ２１）。Ｓ２１によりイグニッションスイッチ１５がオンでないと判断された場合（Ｓ２１：ＮＯ）には、図３のＣの過程に移行する。Ｓ２１によりイグニッションスイッチ１５がオンであると判断された場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）には、目標充電率導出部３８は、バックアップバッテリ１３の劣化度合及び温度に基づく目標充電率を算出する（Ｓ２２）。その後、充電制御部３９は、既充電率が目標充電率よりも小さいかを判断する（Ｓ２３）。

Ｓ２３により既充電率が目標充電率よりも小さいと判断されない場合（Ｓ２３：ＮＯ）には、制御過程を終了する。Ｓ２３により既充電率が目標充電率よりも小さいと判断された場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、充電制御部３９は、目標充電率になるまでバックアップバッテリ１３を充電する（Ｓ２４）。次に、マイコン２１は、既充電率タイマー３１をリセットさせる（Ｓ２５）。その後、マイコン２１は、メインバッテリ１２から負荷１１に電力供給可能であるかを判断する（Ｓ２６）。

Ｓ２６によりメインバッテリ１２から電力供給可能であると判断された場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）には、マイコン２１は、メインバッテリ１２から負荷１１に電力供給する（Ｓ２７）。Ｓ２６によりメインバッテリ１２から負荷１１に電力供給可能ではないと判断された場合（Ｓ２６：ＮＯ）には、マイコン２１は、バックアップバッテリ１３から負荷１１に電力供給する（Ｓ２８）。そして、バックアップバッテリ１３の残容量により、運転支援装置等の負荷１１の駆動が継続される。

以上で詳述したように、本実施形態の制御モジュール１６は、開回路電圧計測部３２と、既充電率導出部３３と、内部抵抗計測部３５と、劣化度合導出部３６と、メインバッテリ１２から負荷１１への電力供給が絶たれた場合にバックアップバッテリ１３において負荷１１に必要となる必要残容量が確保されるように、劣化度合導出部３６により導出された劣化度合に基づいて、充電目標となる目標充電率を導出する目標充電率導出部３８と、既充電率が劣化度合に基づく目標充電率よりも小さいと判断すると、目標充電率に達するまで、バックアップバッテリ１３を充電する充電制御部３９と、を備える。

こうしたバックアップ制御モジュールの構成によれば、イグニッションスイッチ１５がオフのときに、開回路電圧計測部３２が計測する開回路電圧に基づいて既充電率導出部３３がバックアップバッテリ１３の既充電率を導出し、内部抵抗計測部３５が計測する内部抵抗に基づいて劣化度合導出部３６がバックアップバッテリ１３の劣化度合を導出する。従って、イグニッションスイッチ１５がオンの場合に生じる、メインバッテリ１２や負荷１１にかかる電力等により開回路電圧及び内部抵抗が精度良く計測し難いという問題が解消される。その結果、イグニッションスイッチ１５がオンのときよりもバックアップバッテリ１３の既充電率及び劣化度合を正確に計測できる。劣化度合を正確に計測できれば、目標充電率がより正確に導出される。また、既充電率が目標充電率よりも小さいこともより正確に判断される。さらには、車両を走行させるための負荷の駆動を継続させるために必要となる必要残容量をより確実に確保することができる。その結果、メインバッテリ１２による電力供給が絶たれて車両を走行させるための負荷の駆動を継続させなければならないときに、バックアップバッテリ１３が車両を走行させるための負荷の駆動を継続させるために必要となる必要残容量を確保していないという事態の発生を従来よりも低減させることができる。

また、イグニッションスイッチ１５がオンのときに、目標充電率導出部３８が目標充電率を求め、目標充電率導出部３８が導出する目標充電率に基づいて、充電制御部３９がバックアップバッテリ１３を充電する。こうした構成によれば、イグニッションスイッチ１５がオフのときにそれと同様のことを行うよりも、メインバッテリ１２の能力低下が抑制される。

また、温度情報取得部３７を更に備え、目標充電率導出部３８は、劣化度合導出部３６により導出された劣化度合の他に、温度情報取得部３７により取得された温度情報に基づいて、充電目標となる目標充電率を求める。こうした構成によれば、温度情報を加味した分、目標充電率として更に適した値を求めることができる。

また、マイコン２１は、車両の駆動を制御する車両側制御部４１とは別個に設けられたものである。こうした構成によれば、車両側制御部４１が充電制御を行うのであれば車種毎にシステムを構築する必要が生じるのに対して、マイコン２１が車両側制御部４１とは別個の充電制御を行うので車種毎にシステムを構築する必要がない。また、バックアップバッテリ１３の充電のために車両側制御部４１の負担を増加させることを回避することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えても良いし、可能な範囲で適宜他の技術を組み合わせても良い。

［変形例１］
前述の実施形態では、目標充電率として図２（ｅ）の表（テーブル）を用いていたが、上記実施形態に限定されなくても良い。例えば、下記の補正式（１）を作成して、これに基づいて目標充電率を設定しても良い。劣化度合が０％かつ温度が２５℃の目標充電率を基準とした場合に、劣化度合がＰ％かつ温度がＴ℃の目標充電率は、下記のように導出できる。
目標充電率（Ｐ％かつＴ℃）＝目標充電率（０％かつ２５℃）×温度係数×（現在のバッテリ温度Ｔ［℃］－２５［℃］）×劣化係数×（１－劣化度合Ｐ［％］／１００［％］）・・・（１）

［変形例２］
前述の実施形態では、図４のＳ２８によりマイコン２１の制御過程は終了していたが、上記実施形態に限定されず、マイコン２１は以下のように制御しても良い。例えば、マイコン２１は、Ｓ２８の過程の後に、バックアップバッテリ１３から負荷１１に電力供給可能であるかを判断する。そして、バックアップバッテリ１３から負荷１１に電力供給可能でないと判断された場合には、マイコン２１は、バックアップバッテリ１３を機能停止させて保護する。あるいは、バックアップバッテリ１３から負荷１１に電力供給可能であると判断された場合（例えば過放電又は過熱の閾値に到達した場合）には、マイコン２１は、バックアップバッテリ１３から負荷１１に電力供給する。以上のように構成しても良い。

［変形例３］
前述の実施形態では、バックアップバッテリ１３の放電による電圧降下量及び放電電流に基づく内部抵抗を、新品時のものと現在のものとで比較して劣化度合を導出するものであったが、上記実施形態に限定されず、マイコン２１は以下のように制御しても良い。以下、図２（ｄ）を参照しつつ説明する。

図２（ｄ）は、放電時間が長いときの、バックアップバッテリのバッテリ電圧と放電時間との関係を示すグラフである。縦軸はバックアップバッテリ１３のバッテリ電圧であり、横軸はバックアップバッテリ１３の放電時間である。グラフＪ１は新品時のグラフ（０％劣化のもの）であり、グラフＪ２は使用開始から所定期間を経過した中古品時の（現在の）グラフ（例えば２０％劣化のもの）である。

内部抵抗計測部３５は、バックアップバッテリ１３が充電された状態から８０Ａで放電されて負荷１１の最低駆動電圧である１０．５Ｖに到達するまでの放電時間を計測する。その放電時間が長い程に実質的に内部抵抗が小さく劣化度合が小さく、その放電時間が短い程に実質的に内部抵抗が大きく劣化度合も大きい。例えば、新品時のバックアップバッテリ１３の場合には、図２（ｄ）のＪ１に示されるように、内部抵抗計測部３５によってバッテリ電圧Ｙ１［Ｖ］から放電して電圧Ｙ０（＝１０．５）［Ｖ］に到達するために、時間が３分もつことが計測される。また、使用開始から所定期間が経過したバックアップバッテリ１３の場合には、図２（ｄ）のＪ２に示されるように、内部抵抗計測部３５によってバッテリ電圧Ｙ２［Ｖ］から放電して電圧Ｙ０（＝１０．５）［Ｖ］に到達するために、時間が２分４０秒もつことが計測される。

劣化度合導出部３６は、内部抵抗計測部３５の計測結果に基づいて、バックアップバッテリ１３の劣化度合を導出する。例えば、劣化度合導出部３６は、内部抵抗計測部３５が計測するバックアップバッテリ１３の放電時間が３分であれば、図２（ｄ）のグラフＪ１に対応することから、バックアップバッテリ１３の劣化度合が０％劣化であることを導出（評価）する。また、劣化度合導出部３６は、内部抵抗計測部３５が計測するバックアップバッテリ１３の放電時間が２分４０秒であれば、図２（ｄ）のグラフＪ２に対応することから、バックアップバッテリ１３の劣化度合が２０％劣化であることを導出（評価）する。

［変形例４］
前述の実施形態では、目標充電率導出部３８は、劣化度合導出部３６により導出された劣化度合と、温度情報取得部３７により取得された温度情報に基づいて、充電目標となる目標充電率を求める構成であったが、上記実施形態に限定されなくとも良い。例えば、目標充電率導出部３８は、劣化度合導出部３６により導出された劣化度合に基づいて、充電目標となる目標充電率を求める構成であっても良い。

１０ 制御システム（バックアップバッテリ制御システム）
１１ 負荷
１２ メインバッテリ
１３ バックアップバッテリ
１４ バッテリ温度センサ
１５ イグニッションスイッチ
１６ 制御モジュール（バックアップバッテリ制御モジュール）
２１ マイコン
２２ 充電回路
２３ 放電回路
２４，２５ スイッチ
３１ 既充電率タイマー
３２ 開回路電圧計測部（開回路電圧計測手段）
３３ 既充電率導出部（既充電率導出手段）
３４ 劣化タイマー
３５ 内部抵抗計測部（内部抵抗計測手段）
３６ 劣化度合導出部（劣化度合導出手段）
３７ 温度情報取得部（温度情報取得手段）
３８ 目標充電率導出部（目標充電率導出手段）
３９ 充電制御部（充電制御手段）
４１ 車両側制御部
Ｊ１，Ｊ２ グラフ
Ｘ１，Ｘ２ 開回路電圧
Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２ 電圧

Claims (5)

1. 車両を走行させるために必要となる負荷に対してメインバッテリから電力供給すると共に、前記メインバッテリから前記負荷への電力供給が絶たれた場合にはバックアップバッテリから前記負荷に対して電力供給させるバックアップバッテリ制御モジュールであって、
   イグニッションスイッチがオフのときに、第１所定時間毎に、前記バックアップバッテリの開回路電圧を計測する開回路電圧計測手段と、
   前記開回路電圧計測手段の計測結果に基づいて、既に充電されている前記バックアップバッテリの既充電率を導出する既充電率導出手段と、
   前記イグニッションスイッチがオフのときに、第２所定時間毎に、前記バックアップバッテリの内部抵抗を計測する内部抵抗計測手段と、
   前記内部抵抗計測手段の計測結果に基づいて、前記バックアップバッテリの劣化度合を導出する劣化度合導出手段と、
   前記メインバッテリから前記負荷への電力供給が絶たれた場合に前記バックアップバッテリにおいて前記負荷に必要となる必要残容量が確保されるように、前記劣化度合導出手段により導出された劣化度合に基づいて、充電目標となる目標充電率を導出する目標充電率導出手段と、
   前記既充電率が前記劣化度合に基づく目標充電率よりも小さいと判断すると、前記目標充電率に達するまで、前記バックアップバッテリを充電する充電制御手段と、
   を備えることを特徴とするバックアップバッテリ制御モジュール。
2. 前記イグニッションスイッチがオンのときに、
   前記目標充電率導出手段は、前記劣化度合導出手段により導出された劣化度合に基づいて、充電目標となる目標充電率を導出し、
   前記充電制御手段は、前記既充電率が前記劣化度合に基づく前記目標充電率よりも小さいと判断すると、前記目標充電率に達するまで、前記バックアップバッテリを充電する、ことを特徴とする請求項１に記載のバックアップバッテリ制御モジュール。
3. 前記バックアップバッテリの温度情報を取得する温度情報取得手段を更に備え、
   前記目標充電率導出手段は、前記劣化度合導出手段により導出された劣化度合の他に、前記温度情報取得手段により取得された前記温度情報に基づいて、充電目標となる目標充電率を求め、
   前記充電制御手段は、前記既充電率が前記劣化度合及び前記温度情報に基づく目標充電率よりも小さいと判断すると、前記目標充電率に達するまで、前記バックアップバッテリを充電する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のバックアップバッテリ制御モジュール。
4. 前記開回路電圧計測手段、前記既充電率導出手段、前記内部抵抗計測手段、前記劣化度合導出手段、前記目標充電率導出手段及び前記充電制御手段は、前記車両の駆動を制御する車両側制御部とは別個に設けられたものである、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のバックアップバッテリ制御モジュール。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のバックアップバッテリ制御モジュールと、
   前記負荷と、
   前記メインバッテリと、
   前記バックアップバッテリと、
   を備えることを特徴とするバックアップバッテリ制御システム。

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