JP4715781B2

JP4715781B2 - バッテリの劣化検出装置

Info

Publication number: JP4715781B2
Application number: JP2007061400A
Authority: JP
Inventors: 章友久米; 勝正吉田; 明庄司; 洋行水落
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2027-03-12
Also published as: JP2008223564A

Description

本発明は、車両に搭載されたバッテリの劣化状態を検出するバッテリの劣化検出装置に関し、バッテリの劣化検出結果によってアイドリングストップを実行するか否かを決定するエンジンの制御分野に属する。

従来、車両に搭載された例えばＡＴポンプなどの各種の電気負荷に使用される電力は、エンジンによって駆動されるオルタネータによって発生される。ところが、一時停止した車両のエンジンを停止させる、いわゆるアイドリングストップを実行する場合、アイドリングストップ中にオルタネータは電力を発生することができない。その対処として、バッテリが車両に搭載され、該バッテリは、エンジンの運転中にオルタネータが発生した電力を蓄え、蓄えた電力をアイドリングストップ中に電気負荷に供給する。なお、バッテリは、エンジンを始動するためのスタータにも電力を供給する。

この場合、アイドリングストップ中にバッテリから電気負荷に電力が確実に供給されるように、バッテリの状態を定期的に検出する必要がある。バッテリの劣化状態を検出するバッテリの劣化検出装置として、例えば特許文献１に記載のものがある。これは、スタータによるエンジン始動時（クランキング時）のバッテリの電圧に基づいてバッテリの劣化を判定するものである。

ところで、アイドリングストップ後のエンジンの再始動をスタータ以外の方法で実行する車両がある。これは、まずアイドリングストップを実行するためにエンジンが停止したときに圧縮行程にある気筒に燃料を供給して燃焼させることにより、エンジンの出力軸（クランクシャフト）を逆方向に回転させる。その後、エンジン停止時に膨張行程にある気筒に、該気筒のピストンが上死点に達する前に、燃料を供給して燃焼させることにより、エンジンの出力軸を正方向に回転させる。これによりエンジンが再始動する。以下、このエンジンの再始動を、「燃焼再始動」と称する。

なお、燃焼再始動を実行する場合、エンジンが停止したときに気筒のピストンが所定の位置（以下、「燃焼再始動位置」と称する）にある必要がある。言い換えると、ピストンが燃焼再始動位置にあるとき、燃焼再始動が実行される。一方、エンジンが停止したときにピストンが燃焼再始動位置にない場合、エンジンの再始動はスタータによって行われる。

特公平７−６４２１９号公報

ところで、特許文献１に記載のスタータを利用したバッテリの劣化検出装置を備え、かつ燃焼再始動を実行する車両の場合、長期間バッテリの劣化検出が実行されない可能性がある。

具体的に言えば、特許文献１のバッテリの劣化検出装置は、スタータがエンジンを始動（再始動）させるときに、バッテリの劣化を検出するように構成されている。したがって、アイドリングストップを実行するためにエンジンが停止する度にピストンが燃焼再始動位置にある場合、スタータによるエンジンの再始動が実行されないため、バッテリの劣化検出が実行されない。この場合、次にスタータが使用されるまでにバッテリが劣化し、該バッテリが、スタータによる再始動時に、該スタータに電力を十分に供給できない可能性がある。

そこで、本発明は、アイドリングストップを実行するためにエンジンが停止したときにピストンが燃焼再始動位置にあるときは燃焼再始動を実行する車両において、長期間バッテリの劣化検出が実行されないことを防止することができるバッテリの劣化検出装置を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、所定のアイドリングストップ条件が成立したときにエンジンを停止させ、アイドリングストップ中のエンジンに対し、停止時のピストンが所定の燃焼再始動位置にあるときは燃焼再始動を行い、ピストンが燃焼再始動位置にないときはスタータによる再始動を行う自動停止制御手段を有するバッテリの劣化検出装置であって、アイドリングストップ中に電気負荷に電力を供給する第１のバッテリと、前記自動停止制御手段がスタータによってエンジンを再始動させるとき該スタータに電力を供給する第２のバッテリと、前記第２のバッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出手段とを有し、所定の第２のバッテリ劣化検出条件が成立したとき、前記自動停止制御手段は、停止時のピストンが前記燃焼再始動位置にある場合でもスタータによってエンジンを再始動し、前記バッテリ劣化検出手段は、スタータに電力が供給されることによって起こる前記第２のバッテリの電圧低下に基づいて前記第２のバッテリの劣化状態を検出することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバッテリの劣化検出装置において、前記所定の第２のバッテリ劣化検出条件が、イグニッションキーによる始動後の最初の再始動時、および／または燃焼再始動が所定回数連続して実行された後の再始動時に成立することを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のバッテリの劣化検出装置において、エンジンは、イグニッションキーがＯＮされたとき、前記第１のバッテリおよび前記第２バッテリから供給される電力で駆動するスタータによって始動されるように構成され、前記バッテリ劣化検出手段は、第１のバッテリの劣化状態も検出するように構成されており、前記バッテリ劣化検出手段は、イグニッションキーがＯＮされた後、スタータに電力が供給されることによって起こる前記第１のバッテリおよび前記第２のバッテリそれぞれの電圧低下に基づいて前記第１のバッテリおよび前記第２のバッテリの劣化状態を検出するように構成されていることを特徴とする。

さらにまた、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載のバッテリの劣化検出装置において、前記バッテリ劣化検出手段は、前記第１のバッテリの劣化状態も検出するように構成されており、前記バッテリ劣化検出手段は、アイドリングストップ中、前記第1のバッテリの電流と電圧との関係に基づいて前記第1のバッテリの劣化状態を検出するように構成されていることを特徴とする。

加えて、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１つに記載のバッテリの劣化検出装置において、前記自動停止制御手段は、前記バッテリ劣化検出手段が前記第２のバッテリの劣化状態を検出したとき、アイドリングストップを禁止することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、アイドリングストップ中に電気負荷に電力を供給する第１のバッテリと、スタータに電力を供給する第２のバッテリとが設けられる。アイドリングストップ中は第２のバッテリが蓄えている電力が使用されることがないため、スタータによるエンジンの再始動を確実に実行することができる。

また、アイドリングストップを実行するためにエンジンが停止したときにピストンが燃焼再始動位置にあっても（燃焼再始動が実行可能であっても）、所定の第２のバッテリ劣化検出条件が成立したときは、第２のバッテリの劣化状態を検出するためのスタータによる再始動が実行され、このとき起こる第２のバッテリの電圧低下に基づいて該第２のバッテリの劣化状態が検出される。これにより、エンジンが停止する度にピストンが燃焼再始動位置にあっても、第２のバッテリの劣化状態を検出することができる。その結果、第２のバッテリの劣化検出が長期に実行されないことが防止される。

また、請求項２に記載の発明によれば、前記所定の第２のバッテリ劣化検出条件は、イグニッションキーによる始動後の最初の再始動時、および／または燃焼再始動が所定回数連続して実行された後の再始動時に成立する。これによれば、最初のエンジンの再始動はスタータによって実行され、そのとき第２のバッテリの劣化状態が検出される。その結果、第２のバッテリの劣化を早期に検出することができる。また、燃焼再始動が所定回数連続して実行された後のエンジンの再始動はスタータによって実行され、そのとき、第２のバッテリの劣化状態が検出される。その結果、燃焼再始動が連続して実行されることによって第２のバッテリの劣化検出が長期に実行されないことが防止される。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、イグニッションキーがＯＮされた後、スタータに電力を供給することによって起こる電圧低下に基づいて第１のバッテリと第２のバッテリの劣化状態が検出される。これにより、アイドリングストップ前に第１のバッテリと第２のバッテリの劣化状態を検出することができる。言い換えると、第１のバッテリと第２のバッテリが劣化した状態でアイドリングストップを実行したために起こる、アイドリングストップ中に第１のバッテリが電気負荷に十分に電力を供給できないことや第２のバッテリから十分な電力が供給されずにスタータがエンジンを再始動できないことが防止可能になる。

さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、アイドリングストップ中、電気負荷に電力を供給している第１のバッテリの劣化状態を検出することができる。アイドリングストップ中に第１のバッテリが劣化すると電気負荷に十分な電力が供給できなくなるが、その対処として、例えば、アイドリングストップ中に第１のバッテリの劣化が検出されたと同時にエンジンを再始動させてオルタネータに電力を発生させ、その電力を電気負荷に供給することにより電気負荷に十分な電力を供給する。これにより、一時停止中の車両の電気負荷は正常に駆動することができる。

加えて、請求項５に記載の発明によれば、第２のバッテリの劣化状態が検出されたとき、アイドリングストップの実行が禁止される。これは、第２のバッテリが劣化しているとスタータによるエンジンの再始動が実行できない可能性があるためである。これにより、一時停止した車両を確実に発進させることができる。

図１は、車両の電気系統を示すもので、該系統１０には、エンジン１２を始動させるためのスタータ１４と、エンジン１２に駆動されて電力を発生するオルタネータ１６と、オルタネータ１６が発生させた電力で駆動する電気負荷（例えば、ＡＴポンプなど）１８と、オルタネータ１６が発生した電力を蓄えるメインバッテリ（請求の範囲に記載の第１のバッテリに対応。）２０およびサブバッテリ（第２のバッテリに対応。）２２と、２つのスイッチ２４および２６とを有する。

メインバッテリ２０は、主に電気負荷１８に電力を供給するためのもので、特にアイドリングストップ中に駆動する電気負荷１８に電力を供給する専用のバッテリとして車両に搭載されている。メインバッテリ２０は、オルタネータ１６に常時接続されており、オルタネータ１６がエンジン１２によって駆動されているときは、オルタネータ１６が発生した電力の一部を蓄える（残りは電気負荷１８に供給される。）。また、メインバッテリ２０は、電気負荷１８に常時接続されており、電気負荷１８が始動する（例えば、電気負荷であるカーナビゲーションシステムが乗員に起動スイッチを押されて始動する、またはイグニッションキーが乗員によってＯＮされて電気負荷であるＡＴポンプが始動するなど）と該電気負荷１８へ電力を供給し始める。

さらに、メインバッテリ２０は、スイッチ２４を介してスタータ１４に接続されており、選択的にスタータ１４に電力を供給する。なお、メインバッテリ２０がスタータ２４に電力を供給するタイミングについては後述する。

サブバッテリ２２は、スタータ１４に電力を供給する専用のバッテリとして車両に搭載されている。サブバッテリ２２は、スタータ１４に常時接続されており、スタータ１４が始動すると該スタータ１４へ電力を供給し始める。

また、サブバッテリ２２は、スイッチ２６を介してオルタネータ１６に接続されており、選択的にオルタネータ１６に接続されて充電される。

スイッチ２４は、乗員によってイグニッションキーがＯＮされてスタータ１４がエンジン１２を始動（アイドリングストップしたエンジンの再始動は含まない。）するときにメインバッテリ２０とスタータ１４とを接続するように構成されている。それ以外は、メインバッテリ２０とスタータ１４を切断している。

スイッチ２６は、アイドリングストップ中は切断され、エンジン１２の駆動中においてはサブバッテリ２２への充電時のみ接続され、それ以外は切断するように構成されている。

また、車両は、図２に示すように、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５０を中心とする制御系統を有する。ＥＣＵ５０を中心とする制御系統は、イグニッションキースイッチ５２、メインバッテリ電圧センサ５４、メインバッテリ電流センサ５６、メインバッテリ温度センサ５８、サブバッテリ電圧センサ６０、サブバッテリ電流センサ６２、およびクランク角センサ６４を有する。

イグニッションキースイッチ５２は、乗員がイグニッションキーをＯＮにしたときやＯＦＦにしたときにＥＣＵ５０に対応する信号を出力するように構成されている。

メインバッテリ電圧センサ５４、メインバッテリ電流センサ５６、およびメインバッテリ温度センサ５８は、メインバッテリ２０の電圧、電流、および温度を検出するためのもので、それぞれは検出した値に対応する信号をＥＣＵ５０に出力するように構成されている。なお、メインバッテリ電流センサ５６の出力値は、メインバッテリ２０の蓄電量の算出にも使用される（すなわち、メインバッテリ電流センサ５６は、蓄電量を検出するセンサとしても機能している。）。

サブバッテリ電圧センサ６０およびサブバッテリ電流センサ６２は、サブバッテリ２２の電圧および電流を検出するためのもので、それぞれは検出した値に対応する信号をＥＣＵ５０に出力するように構成されている。なお、サブバッテリ電流センサ６２の出力値は、サブバッテリ２２の蓄電量の算出にも使用される（すなわち、サブバッテリ電流センサ６２は、蓄電量を検出するセンサとしても機能している。）。

クランク角センサ６４は、エンジン１２のクランクシャフトの回転角を検出するためのもので、間接的にエンジン１２のピストンの位置を検出するためのものである。エンジン１２のピストン位置を検出する理由は、燃焼再始動を実行するためである。

燃焼再始動は、アイドリングストップを実行するために停止したエンジンを、スタータの代わりに、燃料を気筒内に供給して燃焼させることによって再始動させる始動方法である。

具体的に燃焼再始動を説明する。図３は、例として４気筒エンジンの各気筒を概略的に示している。アイドリングストップを実行するためにエンジンが停止したとき、４つの気筒はそれぞれ、圧縮行程、膨張行程、吸気行程、排気行程にある。各気筒の行程は、クランク角（クランクシャフトの回転角）からわかる。

まず、エンジン停止時に圧縮行程にある気筒（以下、「停止時圧縮行程気筒」と称する。）に燃料を供給して燃焼させる。燃料が燃焼すると、停止時圧縮行程気筒内のピストンがクランクシャフトを逆方向に回転させる。

続いて、エンジン停止時に膨張行程にある気筒（以下、「停止時膨張行程気筒」と称する。）に、該気筒のピストンが上死点（ＴＤＣ）に達する前に、燃料を供給して燃焼させる。燃料が燃焼すると、停止時膨張行程内のピストンがクランクシャフトを正方向に回転させる。これによりエンジンが再始動する。

なお、停止時圧縮行程気筒内に燃料を供給して燃焼させてクランクシャフトを逆方向に回転させる理由は、停止時膨張行程気筒内の空気を圧縮し、燃焼エネルギを高めるためである。これは、停止時膨張行程気筒に燃料を供給して燃焼させても、該気筒のピストンが下死点側にあると、燃料燃焼により移動するピストンからクランクシャフトに十分なトルクが伝わらず該クランクシャフトが十分に回転しない場合があるためである。

また、燃焼再始動を実行するためには、それを可能とする所定の位置（以下、「燃焼再始動位置」と称する。）にピストンがある必要がある。具体的に言えば、燃焼再始動位置は、燃焼再始動において停止時膨張行程気筒内で燃料を燃焼させるときに該気筒のピストンが上死点近くにあるような位置である。

したがって、間接的にエンジン１２のピストン位置を検出するクランク角センサ６４は、ピストンが燃焼再始動位置にあるか否か、言い換えれば燃焼再始動が実行できるか否かを判定するための手段として機能する。

なお、後述するように、ピストンが燃焼再始動位置にない場合はスタータ１４によるエンジン１２の再始動が実行される。また、後述するように、ピストンが燃焼再始動位置にあってもスタータ１４によるエンジン１２の再始動が実行されることがある。

図２に戻り、ＥＣＵ５０は、イグニッションキースイッチ５２、メインバッテリ電圧センサ５４、メインバッテリ電流センサ５６、メインバッテリ温度センサ５８、サブバッテリ電圧センサ６０、サブバッテリ電流センサ６２、およびクランク角センサ６４からの信号に基づいて、エンジン１２、スタータ１４、スイッチ２４、およびスイッチ２６に制御信号を出力するように構成されている。

ここからは、ＥＣＵ５０が実行するエンジン１２、スタータ１４、スイッチ２４、およびスイッチ２６の制御内容を説明する。

詳細は後述するが、簡単に説明すると、ＥＣＵ５０は、走行時にエンジン１２を制御し、またメインバッテリ２０およびサブバッテリ２２の劣化状態に基づいてアイドリングストップを実行するか否かを決定する（請求の範囲に記載の自動停止制御手段として機能する。）。また、アイドリングストップ中のエンジンを燃焼再始動によって再始動させるかまたはスタータ１４によって再始動させるかを決定し、決定した再始動を実行する。

また、ＥＣＵ５０は、詳細は後述するが、上述の複数のセンサからの信号に基づいてメインバッテリ２０およびサブバッテリ２２の劣化を検出する手段として機能する（請求の範囲に記載のバッテリ劣化検出手段として機能する。）。すなわち、ＥＣＵ５０は、バッテリの劣化検出装置を含んだものである。

ＥＣＵ５０の制御の詳細を、制御フローの一例を参照しながら説明する。

ＥＣＵ５０の制御は、図４に示すフローのように、乗員によってイグニッションキーがＯＮされた（イグニッションキースイッチ５２がＯＮ状態を検出した）ことを確認して開始される（Ｓ１００）。なお、イグニッションキーがＯＮされる前、スイッチ２４、２６は、ともに切断されている。

次に、Ｓ１１０において、ＥＣＵ５０は、スイッチ２４を制御してメインバッテリ２０とスタータ１４とを接続する。

続くＳ１２０において、ＥＣＵ５０は、メインバッテリ電圧センサ５４からメインバッテリ２０の電圧Ｖｍに対応する信号と、サブバッテリ電圧センサ６０からサブバッテリ２２の電圧Ｖｓに対応する信号の読込みを開始する（信号をモニタリングする。）。

Ｓ１３０において、ＥＣＵ５０は、スタータ１４を制御して該スタータ１４によるエンジン１２の始動を開始する。このとき、スタータ１４にはメインバッテリ２０とサブバッテリ２２の両方から電力が供給される。

スタータ１４によるエンジン１２の始動が開始されると、その直後、図５に示すように、メインバッテリ２０の電圧Ｖｍとサブバッテリ２２の電圧Ｖｓそれぞれは、スタータによるエンジン１２始動開始前に比べて急激に低下する。バッテリの特性として、急激に低下したときの電圧の最小値は、バッテリが新品状態から劣化状態に向かって状態変化するにしたがって小さくなる。したがって、スタータ１４によるエンジン１２の始動が開始された直後の電圧低下において、メインバッテリ２０の電圧Ｖｍとサブバッテリ２２の電圧Ｖｓそれぞれが所定の電圧以下になったとき、両方のバッテリが劣化状態であることがわかる。この所定の電圧を劣化判定電圧値Ｖｍ１、Ｖｓ１とする。

Ｓ１４０においては、ＥＣＵ５０は、スタータ１４によるエンジン１２の始動が開始されて所定の時間、メインバッテリ２０の電圧Ｖｍが劣化判定電圧Ｖｍ１に比べて低圧になること、かつサブバッテリ２２の電圧Ｖｓが劣化判定電圧Ｖｓ１に比べて低圧になることが検出されるか否かをモニタリングし、メインバッテリ２０の電圧Ｖｍが劣化判定電圧Ｖｍ１に比べて低圧になることおよびサブバッテリ２２の電圧Ｖｓが劣化判定電圧Ｖｓ１に比べて低圧になることが検出された場合、Ｓ１５０に進む。そうでない場合、Ｓ１７０に進む。なお、所定の時間は、スタータ１４によってエンジン１２の回転が所定の回転数に達して燃料によるエンジン１２の駆動の開始をＥＣＵ５０が実行するまでの時間である。

メインバッテリ２０の電圧Ｖｍが劣化判定電圧Ｖｍ１に比べて低圧になることおよびサブバッテリ２２の電圧Ｖｓが劣化判定電圧Ｖｓ１に比べて低圧になることが検出された場合、Ｓ１５０において、ＥＣＵ５０は、メインバッテリ２０とサブバッテリ２２の両方が劣化状態にあると判定する。

そして、Ｓ１６０において、ＥＣＵ５０は、メインバッテリ２０とサブバッテリ２２が劣化状態にあるため、アイドリングストップを禁止に設定にする。これにより、メインバッテリ２０とサブバッテリ２２が劣化した状態でアイドリングストップを実行したために起こる、アイドリングストップ中にメインバッテリ２０が電気負荷１８に十分に電力を供給できないことやサブバッテリ２２から十分な電力が供給されずにスタータ１４がエンジン１２を再始動できないことが防止される。

すなわち、劣化判定電圧値Ｖｍ１は、メインバッテリ２０の電圧値ＶｍがＶｍ１に比べて低圧になるとアイドリングストップ中に該メインバッテリ２０が電気負荷１８に十分に電力を供給できないことが起こりうる値である。また、劣化判定電圧値Ｖｓ１は、サブバッテリ２２の電圧値ＶｓがＶｓ１に比べて低圧になると該サブバッテリ２２から十分な電力が供給されずにスタータ１４がエンジン１２を再始動できないことが起こりうる値である。

なお、アイドリングストップの禁止設定は、次にアイドリングストップが許可に設定されるまで維持される。すなわち、アイドリングストップが許可に設定されるまで、一時停止した車両はアイドリングを実行する（言い換えると、アイドリングストップを実行しない。）。

一方、Ｓ１４０でメインバッテリ２０の電圧Ｖｍが劣化判定電圧Ｖｍ１に比べて低圧になることおよびサブバッテリ２２の電圧Ｖｓが劣化判定電圧Ｖｓ１に比べて低圧になることが検出されなかった場合、Ｓ１７０において、ＥＣＵ５０は、メインバッテリ２０およびサブバッテリ２２が劣化状態にない、すなわち非劣化状態にあると判定する。

なお、ここで言う「メインバッテリ２０およびサブバッテリ２２が非劣化状態にある」ということには、「メインバッテリ２０またはサブバッテリ２２のいずれか一方が劣化状態にある」ということも含まれる。

説明すると、メインバッテリ２０の電圧Ｖｍが劣化判定電圧値Ｖｍ１に比べて低圧であって、サブバッテリ２２の電圧ＶｓがＶｓ１に比べて高圧である場合、メインバッテリ２０が劣化状態にあるということは断定できない。同様に、サブバッテリ２２の電圧Ｖｓが劣化判定電圧値Ｖｓ１に比べて低圧であって、メインバッテリ２０の電圧ＶｍがＶｍ１に比べて高圧である場合、サブバッテリ２２が劣化状態にあるということは断定できない。なぜなら、２つのバッテリ２０、２２のうち一方が、他方に比べて過剰にスタータ１４に電力を供給したために、そのバッテリ電圧が対応する劣化判定電圧値に比べて低圧になった可能性があるためである。このことを考慮して、「メインバッテリ２０およびサブバッテリ２２が非劣化状態にある」ということには、「メインバッテリ２０またはサブバッテリ２２のいずれか一方が劣化状態にある」を含むこととしている。

そして、Ｓ１８０において、ＥＣＵは５０は、メインバッテリ２０およびサブバッテリ２２が非劣化状態にあるため、アイドリングストップを許可に設定する。

なお、アイドリングストップの許可設定は、次にアイドリングストップが禁止に設定されるまで維持される。すなわち、アイドリングストップが禁止に設定されるまで、一時停止した車両はアイドリングストップを実行する。

Ｓ１９０において、ＥＣＵ５０は、スタータ１４を停止させる。

Ｓ２００において、ＥＣＵ５０は、スイッチ２４を制御してメインバッテリ２０とスタータ１４を切断する。

Ｓ２１０において、ＥＣＵ２１０は、メインバッテリ電圧センサ５４とサブバッテリ電圧センサ６０からのメインバッテリ電圧Ｖｍとサブバッテリ電圧Ｖｓを示す信号の読込みを終了する（信号のモニタリングを終了する。）。

ここまでは、イグニッションキーがＯＮされてエンジンが燃料によって駆動されるまでの制御である。

これに続く制御を、図６に示すフローを参照しながら説明する。

まず、ＥＣＵ５０は、所定のアイドリングストップ条件が成立しているか否かを確認する（Ｓ３１０）。所定のアイドリングストップ条件は、例えば乗員が車両を一時停止させて数秒間経過したときなどに成立する。車両の一時停止は、例えば車速がゼロであることを車速センサ（図示せず）が検出し、イグニッションキーがＯＮされている状態をイグニッションキースイッチ５２が数秒間検出することで確認される。所定のアイドリングストップ条件が成立しているとき、Ｓ３２０に進む。そうでない場合、ＥＣＵ５０は、Ｓ３３０に進み、後述する充電時バッテリ劣化判定制御を実行する。

Ｓ３２０において、ＥＣＵ５０は、アイドリングストップが許可に設定されているか否かを確認する。アイドリングストップが許可されている場合、Ｓ３４０に進む。そうでない場合、すなわちアイドルストップが禁止に設定されている場合、ＥＣＵ５０は、Ｓ３３０に進み、後述する充電時バッテリ劣化判定制御を実行する。

次に、Ｓ３４０において、ＥＣＵ５０はエンジンを停止する、言い換えるとアイドリングストップを実行する。

Ｓ３５０において、ＥＣＵ５０は、電気負荷１８に電力を供給しているメインバッテリ２０の電圧Ｖｍ、電流Ｉｍ、および温度Ｔｍに対応する信号を、メインバッテリ電圧センサ５４、メインバッテリ電流センサ５６、およびメインバッテリ温度センサ５８から読み込む。

Ｓ３６０において、ＥＣＵ５０は、メインバッテリ２０の劣化判定電圧値Ｖｍ２、電流Ｉｍ、および温度Ｔｍの対応関係を示すマップを利用して、Ｓ３５０で検出したＶｍとＩｍに基づいてＶｍ２を算出する。劣化判定値Ｖｍ２は、これ以下の値にメインバッテリ２０の電圧Ｖｍがなるとアイドリングストップ中に電気負荷１８に十分に電力を供給できなくなることが起こりうる値である。

マップの一例を図７に示す。このマップは予め実験的に算出されたもので、横軸はメインバッテリ２０の電流Ｉｍを示し、縦軸はメインバッテリ２０の劣化判定電圧値Ｖｍ２を示している。図に示すように、電流Ｉｍと劣化判定電圧値Ｖｍ２は、温度Ｔｍにかかわらず比例関係にある。図に示す温度Ｔｍは、ＴｎからＴ１にしたがって高温であり、電流Ｉｍが同一であれは、温度Ｔｍが高温になればなるほど劣化判定値Ｖｍ２は高圧になる。

例えば、Ｓ３５０で読み込んだ信号の電流ＩｍがＩｍ’であって、温度ＴｍがＴ２であった場合、図７に示すマップに基づいて劣化判定電圧値Ｖｍ２はＶｍ２’が算出される。

図６に戻って、Ｓ３７０において、ＥＣＵ５０は、Ｓ３５０で読み込んだ信号が示すメインバッテリ２０の電圧ＶｍがＳ３６０で算出した劣化判定電圧値Ｖｍ２に比べて低圧であるか否かを判定する。ＶｍがＶｍ２に比べて低圧である場合、Ｓ３８０に進む。そうでない場合、Ｓ４００に進む。

Ｓ３８０において、ＥＣＵ５０は、メインバッテリ２０が劣化状態にあると判定する。そして、Ｓ３９０においてアイドリングストップを禁止に設定してＳ４２０に進み、アイドリングストップ中のエンジン１２を再始動させるエンジン再始動制御（詳細は後述する。）を実行する。これにより、アイドリングストップ中にメインバッテリ２０が劣化して電気負荷に十分な電力が供給できなくなっても、エンジン１４を再始動させてオルタネータ１６に電力を発生させ、その電力を電気負荷１８に供給することにより電気負荷１８に十分な電力を供給することができる。これにより、一時停止中の車両の電気負荷１８は正常に駆動することができる。

一方、Ｓ３７０でメインバッテリ２０の電圧Ｖｍが劣化判定電圧値Ｖｍ２に比べて低圧でないと判定された場合、Ｓ４００において、ＥＣＵ５０は、メインバッテリ２０は非劣化状態にあると判定する。そして、ＥＣＵ５０は、Ｓ４１０において乗員が車両の発進を要求したことを確認した後、Ｓ４２０に進み、エンジン再始動制御を実行する。なお、乗員が車両の発進を要求したことは、例えばアクセルペダルセンサ（図示せず）がアクセルペダルを踏む動作を検出することで確認できる。

エンジン再始動制御を実行した後、Ｓ４３０において、ＥＣＵ５０は、サブバッテリ２２を充電するために、スイッチ２６を制御してサブバッテリ２２とオルタネータ１６とを接続する。そして、Ｓ３１０に戻る。

なお、図６に示すフローの制御は、車両が停止して乗員がイグニッションキーをＯＦＦしたときに終了する。

次に、図６に示すＳ４２０のエンジン再始動制御の詳細を、図８に示すフローを参照しながら説明する。

まず、ＥＣＵ５０は、エンジン再始動制御を実行するにあたり、Ｓ５００において、クランク角センサ６４からの信号に基づいて、エンジン１２のピストンが燃焼再始動位置にあるか否かを判定する。ピストンが燃焼再始動位置にある場合、Ｓ５１０に進む。そうでない場合、Ｓ５２０に進む。

次に、Ｓ５１０において、ＥＣＵ５０は、サブバッテリ劣化検出条件が成立しているか否かを確認する。サブバッテリ劣化検出条件とは、サブバッテリの劣化検出を必要なときにまたは定期的に実行するために設定された条件で、例えば、イグニッションキーによる始動後の最初のエンジン１２の再始動時、または燃焼再始動が所定回数連続して実行された後の再始動時に成立する。

後述するように、サブバッテリ２２の劣化検出は、スタータ１４によるエンジン１２の再始動時に行われる。したがって、アイドリングストップを実行する度にエンジン１２のピストンが燃焼再始動位置にある場合、長期間スタータ１４によるエンジン１２の再始動、すなわちサブバッテリ２２の劣化検出が行われないことになる。これを防止するためにサブバッテリ劣化検出条件が設定されており、この条件が成立するときは、エンジン１２のピストンが燃焼再始動位置にあっても、スタータ１４によるエンジン１２の再始動が実行される。

例えばイグニッションキーによる始動後の最初のエンジン再始動は、サブバッテリ劣化検出条件が成立し、スタータ１４によるエンジン１２の再始動が実行される。これにより、早期にサブバッテリ２２の劣化が検出される。

また、燃焼再始動が所定回数連続して実行された後のエンジン再始動は、サブバッテリ劣化検出条件が成立し、スタータ１４によるエンジン１２の再始動が実行される。これにより、サブバッテリ２２の劣化検出が長期に行われないことが防止される。

Ｓ５１０においてサブバッテリ検出条件が成立したときは、Ｓ５２０に進む。そうでない場合はＳ５３０に進み、ＥＣＵ５０は、エンジン１２を制御して（具体的には点火プラグや燃料噴射弁を制御して）燃焼再始動を実行する。

Ｓ５２０において、ＥＣＵ５０は、スタータ１４によるエンジン１２の再始動時にサブバッテリ２２の劣化検出が実行できるように、サブバッテリ２２の電圧Ｖｓに対応する信号をサブバッテリ電圧センサ６０から読み込むことを開始する。

Ｓ５４０において、ＥＣＵ５０は、スタータ１４を制御して該スタータ１４によるエンジン１２の再始動を実行する。このとき、スタータ１４にはサブバッテリ２２から電力が供給される。

スタータ１４によるエンジン１２の始動が開始されると、その直後、図９に示すように、サブバッテリ２２の電圧Ｖｓは、スタータ１４によるエンジン１２の再始動開始前に比べて急激に低下する。スタータ１４によるエンジン１２の再始動が開始された直後の電圧低下において、サブバッテリ２２の電圧Ｖｓが劣化判定電圧値Ｖｓ２以下になったとき、サブバッテリ２２が劣化状態であることがわかる。

図８に戻って、Ｓ５５０においては、ＥＣＵ５０は、スタータ１４によるエンジン１２の再始動が開始されて所定の時間、サブバッテリ２２の電圧Ｖｓが劣化判定電圧Ｖｓ２に比べて低圧になることが検出されるか否かをモニタリングし、サブバッテリ２２の電圧Ｖｓが劣化判定電圧Ｖｓ２に比べて低圧になることが検出された場合、Ｓ５６０に進む。そうでない場合、Ｓ５８０に進む。なお、所定の時間は、スタータ１４によってエンジン１２の回転が所定の回転数に達して燃料によるエンジン１２の駆動の開始をＥＣＵ５０が実行するまでの時間である。

サブバッテリ２２の電圧Ｖｓが劣化判定電圧Ｖｓ２に比べて低圧になることが検出された場合、Ｓ５６０において、ＥＣＵ５０は、サブバッテリ２２が劣化状態にあると判定する。

そして、Ｓ５７０において、ＥＣＵ５０は、サブバッテリ２２が劣化状態にあるため、アイドリングストップを禁止に設定にする。これにより、サブバッテリ２２が劣化した状態でアイドリングストップを実行したために起こる、サブバッテリ２２から十分な電力が供給されずにスタータ１４がエンジン１２を再始動できないことが防止される。言い換えると、一時停止した車両を確実に発進させることができる。

すなわち、劣化判定電圧値Ｖｓ２は、サブバッテリ２２の電圧値ＶｓがＶｓ２に比べて低圧になると該サブバッテリ２２から十分な電力が供給されずにスタータ１４がエンジン１２を再始動できないことが起こりうる値である。

一方、Ｓ５５０でサブバッテリ２２の電圧Ｖｓが劣化判定電圧Ｖｓ２に比べて低圧でないことが検出された場合、Ｓ５８０において、ＥＣＵ５０は、サブバッテリ２２は非劣化状態にあると判定する。

Ｓ５９０において、ＥＣＵ５０は、スタータ１４を停止させる。

Ｓ６００において、ＥＣＵ２１０は、サブバッテリ電圧センサ６０からのサブバッテリ電圧Ｖｓを示す信号の読込みを終了する。そして、エンジン再始動制御が終了する。

次に、図６に示すＳ３３０の充電時バッテリ劣化判定制御について、図１０に示すフローを参照しながら説明する。なお、確認すると、充電時バッテリ劣化判定制御実行時は、エンジン１２は駆動中である。すなわちメインバッテリ２０およびサブバッテリ２２の充電が実行されている。

まず、ＥＣＵ５０は、充電時バッテリ劣化判定制御を実行するにあたり、Ｓ７００において、メインバッテリ２０の電流Ｉｍとサブバッテリ２２の電流Ｉｓとに対応する信号を、メインバッテリ電流センサ５６とサブバッテリ電流センサ６２とから読み込む。

Ｓ７１０において、ＥＣＵ５０は、メインバッテリ２０の電流Ｉｍが劣化判定電流値Ｉｍ１に比べて小さいか否かを判定する。ＩｍがＩｍ１に比べて小さい場合Ｓ７２０に進む。そうでない場合、Ｓ７４０に進む。

Ｓ７２０において、ＥＣＵ５０は、メインバッテリ２０の蓄電量Ｑｍが劣化判定蓄電量値Ｑｍ１に比べて大きいか否かを判定する。ＱｍがＱｍ１に比べて大きい場合、Ｓ７４０に進む。そうでない場合Ｓ７３０に進む。なお、メインバッテリ２０の蓄電量Ｑｍは、電流Ｉｍから算出される。

Ｓ７３０において、ＥＣＵ５０は、メインバッテリ２０が充電中にもかかわらず電流Ｉｍが劣化判定電流値Ｉｍ１に比べて小さく、かつ蓄電量Ｑｍが劣化判定蓄電量値Ｑｍ１に比べて小さいことから、メインバッテリ２０が劣化状態にあると判定する。そして、Ｓ７７０に進み、アイドリングストップを禁止に設定し、充電時バッテリ劣化判定制御を終了する。

Ｓ７４０において、ＥＣＵ５０は、サブバッテリ２２の電流Ｉｓが劣化判定電流値Ｉｓ１に比べて小さいか否かを判定する。ＩｓがＩｓ１に比べて小さい場合Ｓ７５０に進む。そうでない場合、Ｓ７８０に進む。

Ｓ７５０において、ＥＣＵ５０は、サブバッテリ２２の蓄電量Ｑｓが劣化判定蓄電量値Ｑｓ１に比べて大きいか否かを判定する。ＱｓがＱｓ１に比べて大きい場合、Ｓ７８０に進む。そうでない場合Ｓ７６０に進む。なお、サブバッテリ２２の蓄電量Ｑｓは、電流Ｉｓから算出される。

Ｓ７６０において、ＥＣＵ５０は、サブバッテリ２２が充電中にもかかわらず電流Ｉｓが劣化判定電流値Ｉｓ１に比べて小さく、かつ蓄電量Ｑｓが劣化判定蓄電量値Ｑｓ１に比べて小さいことから、サブバッテリ２２が劣化状態にあると判定する。そして、Ｓ７７０に進み、アイドリングストップを禁止に設定し、充電時バッテリ劣化判定制御を終了する。

Ｓ７８０において、ＥＣＵ５０は、充電中のメインバッテリ２０およびサブバッテリ２２の劣化状態が検出されなかったことから、両方のバッテリが非劣化状態にあると判定し、アイドリングストップを許可に設定する。そして、充電時バッテリ劣化判定制御を終了する。

まとめると、ＥＣＵ５０は、メインバッテリ２０またはサブバッテリ２２のいずれか一方が劣化状態にあるとき、アイドリングストップを禁止する。また、ＥＣＵ５０は、アイドリングストップを禁止していても、メインバッテリ２０およびサブバッテリ２２の充電時（充電時バッテリ劣化判定制御の実行時）に両方のバッテリが非劣化状態にあることが検出されるとアイドリングストップを許可に設定変更する。

以上、上述の一実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、アイドリングストップ中、メインバッテリの蓄電量が小さくなったことを検出した場合、エンジンを再始動してもよい。これにより、一時停止中の車両において電気負荷がエンジンによって駆動されるオルタネータから十分な電力供給を受けることができる。

以上のように本発明によれば、長期間バッテリの劣化検出が実行されないことが防止され、バッテリが劣化していないときに確実にアイドリングストップを実行することができる。したがって、車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

本発明の一実施形態にかかるバッテリの劣化検出装置を含む車両の電気系統を概略的に示す図である。本発明の一実施形態にかかるバッテリの劣化検出装置を含む車両の制御系統を概略的に示す図である。燃焼再始動を説明するための図である。本発明に一実施形態にかかるバッテリの劣化検出装置であるエンジンコントロールユニットが実行する制御の一部のフローを示す図である。メインバッテリとサブバッテリの劣化状態を検出する方法を説明するための図である。図４に示すフローに続くフローを示す図である。アイドリングストップ中におけるメインバッテリの劣化検出に使用される、劣化判定電圧値−電流値−温度の対応関係を示すマップである。エンジン再始動制御のフローを示す図である。サブバッテリの劣化状態を検出する方法を説明するための図である。充電時バッテリ劣化判定制御のフローを示す図である。

符号の説明

１２エンジン
１４スタータ
１８電気負荷
２０第1のバッテリ（メインバッテリ）
２２第2のバッテリ（サブバッテリ）

Claims

所定のアイドリングストップ条件が成立したときにエンジンを停止させ、アイドリングストップ中のエンジンに対し、停止時のピストンが所定の燃焼再始動位置にあるときは燃焼再始動を行い、ピストンが燃焼再始動位置にないときはスタータによる再始動を行う自動停止制御手段を有するバッテリの劣化検出装置であって、
アイドリングストップ中に電気負荷に電力を供給する第１のバッテリと、
前記自動停止制御手段がスタータによってエンジンを再始動させるとき該スタータに電力を供給する第２のバッテリと、
前記第２のバッテリの劣化状態を検出するバッテリ劣化検出手段とを有し、
所定の第２のバッテリ劣化検出条件が成立したとき、
前記自動停止制御手段は、停止時のピストンが前記燃焼再始動位置にある場合でもスタータによってエンジンを再始動し、
前記バッテリ劣化検出手段は、スタータに電力が供給されることによって起こる前記第２のバッテリの電圧低下に基づいて前記第２のバッテリの劣化状態を検出することを特徴とするバッテリの劣化検出装置。
請求項１に記載のバッテリの劣化検出装置において、
前記所定の第２のバッテリ劣化検出条件が、イグニッションキーによる始動後の最初の再始動時、および／または燃焼再始動が所定回数連続して実行された後の再始動時に成立することを特徴とするバッテリの劣化検出装置。
請求項１または２に記載のバッテリの劣化検出装置において、
エンジンは、イグニッションキーがＯＮされたとき、前記第１のバッテリおよび前記第２バッテリから供給される電力で駆動するスタータによって始動されるように構成され、
前記バッテリ劣化検出手段は、第１のバッテリの劣化状態も検出するように構成されており、
前記バッテリ劣化検出手段は、イグニッションキーがＯＮされた後、スタータに電力が供給されることによって起こる前記第１のバッテリおよび前記第２のバッテリそれぞれの電圧低下に基づいて前記第１のバッテリおよび前記第２のバッテリの劣化状態を検出するように構成されていることを特徴とするバッテリの劣化検出装置。
請求項１〜３に記載のバッテリの劣化検出装置において、
前記バッテリ劣化検出手段は、前記第１のバッテリの劣化状態も検出するように構成されており、
前記バッテリ劣化検出手段は、アイドリングストップ中、前記第1のバッテリの電流と電圧との関係に基づいて前記第1のバッテリの劣化状態を検出するように構成されていることを特徴とするバッテリの劣化検出装置。
請求項１から４のいずれか１つに記載のバッテリの劣化検出装置において、
前記自動停止制御手段は、前記バッテリ劣化検出手段が前記第２のバッテリの劣化状態を検出したとき、アイドリングストップを禁止することを特徴とするバッテリの劣化検出装置。