JP6001786B2

JP6001786B2 - 車両バッテリーの充電を決定する方法

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Publication number: JP6001786B2
Application number: JP2015530362A
Authority: JP
Inventors: クリシュトフ・スロサロチク; フェルナンド・ラジェス; ケビン・コッキングス; スティーブン・ピカリング; ヤクブ・ミコス
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2016-10-05
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Description

この発明は、車両バッテリーの充電を決定する方法に関するものである。

燃料の使用に対する懸念に起因して、エコロジック思考を適用することは、自動車メーカーに不可欠なものとなっている。この思考の能力は、新たな車両システムを開発するときに重要な役割を果たす。新しい自動車は、実際に僅かな燃料しか浪費しないものである必要があり、それにより、自動車が達成する走行可能距離を増加させるとともに、車両の走行のコスト及び、その環境影響を小さくすることができる。

化石燃料の使用の最小化をもたらすことのできる一の特定の構成は、ストップスタートシステムである。ストップスタートシステムは、自動車が使用されていないときに、自動車内のエンジンを自動的に停止させ、また、要求されるとすぐに再び始動させるものである。ストップスタートシステムにおける停止は、完全な停止ではないが、エンジンが、必要とされるときに迅速に再始動することを許容する部分的な停止である。ストップスタートシステムを使用することにより、自動車が、たとえば信号でアイドル状態であるときに、燃料消費を低減することができる。同様のシステムは、ハイブリッド自動車で頻繁に使用されており、ここでは、自動車が停止していない場合であっても使用され得る。たとえば、車両の低電力使用の間、及び、高電圧電池システムが、車両を駆動するための十分な電力を有する間は、内燃エンジンが採用されないことがある。ストップスタートシステムはまた、完全に内燃エンジン駆動の自動車で、停止アイドリングの間に燃料を節約するために使用され得る。

ストップスタート車両で克服するべき一の主要な問題は、いかに、気付かれないうちに、要求されたときにエンジンを再び始動させるエンジンのリクランク（re-crank）を行うかということである。エンジンをリクランクすることは、自動車の一次バッテリーからのかなりの電力、一般には１２Ｖバッテリーを必要とし、また、そのようなリクランクは、他のシステムに利用可能な電圧の低下をもたらし得る。このことは、制御モジュールのリセット及び、他の障害の発生を引き起こすことがある。車両が、始動する前に完全に停止すると（たとえば、イグニッションシステムが機能しないとき）、初期クランクの間に電圧降下に起因して生じる障害コードが記録されないので、これらの問題は起こらない。初期クランクがセーフティクリティカルなシナリオではないので、これらの障害コードは安全に無視され得る。しかしながら、車両が駆動されていた場合、かつリクランクの間、同様のエラーは無視することができない。それにより、車両内の多くのシステムは、機能を継続するため、また正確でない障害が記録されることを防止するため、安定した電圧を必要とする。これらのシステムは、制御コンポーネントを含むことがあり、特に、エンジン管理システムは、安定した電圧を要するとともに、所定の電圧低下が生じた際に、一般に停止状態になるだろう。自動車の様々な電気システムは、セーフティクリティカルであるので、安定した電圧が与えられることが重要である。セーフティクリティカルなシステムには、いくつかのブレーキングシステム、安定制御等が含まれる。自動車がハイブリッドである場合は、エンジンがオフの間に依然として移動することができ、それ故に、ステアリングシステムもまたセーフティクリティカルであることがある。

照明を暗くしたり、又は、ラジオのボリュームを小さくしたり、あるいは他の類似の効果のような、ドライバーに可聴又は可視の障害なしに、リクランクを実行することも重要である。

この問題に取り組むため、新しいハードウェア配置が提案されており、ここでは、一般にそれぞれ１２Ｖのバッテリーが並列に接続されている。国際特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２０１２／０５１４８４号には、そのようなシステムの一つが記載されている。二個のバッテリーシステムでは、補助バッテリーは、制御モジュール及び他のシステムを支持するために使用することができるが、主要バッテリーは、エンジンをリクランクすることに使用される。これは、リクランクの間に車両システムから主要バッテリーを分離する制御システムが必要であり、そうでなければ、二個のバッテリーの効果は失われ得る。

ストップスタートシステムを有する従来の車両では、補助バッテリーは、リクランクの間に、短時間だけ使用される。補助バッテリーは、交換が必要になる前に長い時間にわたって存続するように、大きくサイクルさせないことが望まれる。

ハイブリッド自動車では、対照的に、内燃エンジンがオフにされる間は、電気システムの残部から主要バッテリーを分離させることが一般に望まれる。従って、１２Ｖ補助バッテリーは、内燃エンジンではなく高電圧バッテリー駆動モーターに依存して、当該ハイブリッドが電気モードであるときは常に使用される。ハイブリッド自動車は、少なくとも三個のバッテリーを有することが多く、そのうちの二個は１２Ｖバッテリーであり、一個は３００Ｖバッテリーである。

ＰＣＴ／ＥＰ２０１２／０５１４８４には、通常作動の間に補助バッテリーを分離させて、このサイクリング問題を回避し、そして、このことが、補助バッテリーを車両の他の電気コンポーネントから分離させるスイッチによって達成されることが示唆されている。しかしながら、補助バッテリーをフル充電に維持して劣化を防止すること、及び、バッテリーが、ストップスタートシステムによって使用される状態になっていることを確保することが必要である。

一般に、従来の車両のバッテリーは、バッテリーモニタリングシステム（ＢＭＳ）から得られる信号によって、その状態が監視されており、ここでは、バッテリー温度、バッテリー電圧及びバッテリー電流を測定する。この情報で、ＢＭＳは、必要に応じてバッテリーを充電できるように、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）を得る。

二個のバッテリーを有する自動車では、補助バッテリーの特性はまた、そのバッテリーが適切に使用されるかどうかの測定を要する。特に、補助バッテリーの性能（及び、リクランクの間に補助バッテリーに依存する任意のシステムの性能）は、補助バッテリーのＳＯＣに依存する。従って、補助バッテリーが取り付けられた他のＢＭＳモジュールは、ＳＯＣを決定することに用いることができる。しかしながら、ＢＭＳモジュールは高価であり、また追加のそれを適合させるには、製造コストを増大させる。それ故、仮に、第二ＢＭＳモジュールの使用なしに、補助バッテリーＳＯＣの推定を実現できた場合、このことは、コストの節約をもたらすであろう。

本発明の一の側面によれば、バッテリーの充電状態を決定する方法及びシステムを提供する。該方法は、主要バッテリー及び補助バッテリーを与えることを備える。該方法は、前記主要バッテリーを電気負荷に接続し、それが電気負荷に接続される間に、前記主要バッテリーから引き出される電流の測定Ｉ₁を行うこと、前記補助バッテリーを前記主要バッテリー及び前記電気負荷と並列に接続し、それが前記電気負荷及び前記補助バッテリーに接続される間に、前記主要バッテリーから引き出される電流の測定Ｉ₂を行うこと、及び、少なくともＩ₁とＩ₂の差に基き、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定することを備える。

このように、該方法は、前記補助バッテリーの前記充電状態を、そのバッテリーからの放電電流の大きさから推定する。それ故、前記補助バッテリーの前記充電状態は、前記補助バッテリーからの直接的な測定を行う必要なしに推定することができる。それどころか、かかる推定は、バッテリーモニタリングシステム（ＢＭＳ）のような、主要バッテリーに取り付けられる機器だけを使用して導き出すことができる。補助バッテリーに取り付けられる専用の監視機器は必要ではなく、それにより、第二ＢＭＳ又は専用の電流センサーの費用を回避することができる。また、電気負荷は全体に電力が供給され、これは、そのような方法を採用する車両内の電気システムが作動を継続することを意味し、これには、ブレーキングシステムのようなセーフティクリティカルなシステムが含まれる。該方法は車両内で使用することができ、ここでは、車両が、前記主要バッテリー、前記補助バッテリー及び前記電気負荷を備える。

この方法の一つの主な利点は、バッテリーの性能が当該負荷の下で検査されているということにある。このことは、システムを内蔵する車両の通常作動の間に、テストを実施できることを意味する。該方法の結果が、セーフティクリティカルなものではないので、障害は通常、バッテリーの充電サイクルだけを生じさせ、テストをうまく通過することは、バッテリーが、要求された際に電力供給をもたらす能力があることを確実に示す。

バッテリーの充電を推定することは、バッテリーの充電状態に関する値を得ることを備えることができる。あるいは、バッテリーの充電を推定することは、バッテリーの充電状態が、一以上の閾値レベルに関連して位置することを決定することを備えることができる。

該方法は、Ｉ₁及びＩ₂の複数の測定を行うこと、及び、Ｉ₁及びＩ₂の前記複数の測定を用いて、前記補助バッテリーの前記充電状態の複数の推定値を得ることを備えることがある。

電気負荷の大きさは時間とともに変化するので、測定Ｉ₁と測定Ｉ₂との間で変化することができる。複数の確認を行うことは、誤差のこの原因を補うことに有用となることがある。該方法は、前記充電状態の複数の前記推定値の平均をとること、当該平均充電状態を用いて、前記補助バッテリーが充電サイクルを経ることが必要かどうかを決定することを備えることができる。

該方法は、前記バッテリーが所定の閾値充電（threshold charge）を超えるか、又は、前記バッテリーがその閾値充電を下回るかのいずれかを示すものとして、前記充電状態の各推定値を分類することを備えることができる。そして、該方法は、前記バッテリーが閾値充電を下回ることを、推定値の所定の数が示すと、前記バッテリーを充電することを備えることができる。それに加えて、又は代えて、該方法は、前記バッテリーが前記閾値充電を超えることを、推定値の所定の数が示すと、該方法を終了させることを備えることができる。

該方法は、前記主要バッテリーの温度を測定すること、並びに、少なくともＩ₁とＩ₂の差及び、前記主要バッテリーの前記温度に基き、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定することを備えることがある。

同様に、該方法は、前記補助バッテリーの温度を測定すること、並びに、少なくともＩ₁とＩ₂の差及び、前記補助バッテリーの前記温度に基き、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定することを備えることがある。

このように、該方法は、前記補助バッテリーの前記充電状態を、温度等の既知の条件についてのそのバッテリーの放電電流の大きさから推定する。いずれかのバッテリーの温度を決定することは、サーミスタのようなセンサーを用いて、直接的に温度を測定することを備えることができる。あるいは、いずれかのバッテリーの温度を決定することは、推定温度を算出する熱的モデルを用いることを備えることができる。当該推定温度は、（システムが車両内にあるときの）車両における他の位置での温度、周囲温度、自動車が作動している時間のような変数に基くものとすることができる。特に、特定の実施形態では、前記主要バッテリーの前記温度は、ＢＭＳによって測定することができ、また、前記補助バッテリーの前記温度は、熱的モデルを用いて推定することができる。

該方法は、前記補助バッテリーの推定充電状態が、所定のレベルを下回る場合、前記補助バッテリーの充電サイクルを開始することを備えることができる。

該方法は、まず前記電気負荷の大きさを決定すること、及び、前記電気負荷が、所定の閾値負荷（threshold load）を下回る場合、該方法を中断することを備えることができる。該方法が中断された場合、該方法は、当該負荷が所定の閾値を超えて上昇する場合に、該方法を再開させることを備えることができる。あるいは、該方法は、まず前記電気負荷の大きさを決定すること、及び、それが所定の最小値を下回る場合、前記電気負荷の大きさを増大させることを備えることができる。

該方法は、該方法を実施している間に、前記電気負荷の大きさを測定すること、及び、前記電気負荷が所定の最大値を超える場合、該方法を中断させることを備えることができる。

前記電気負荷の大きさは、直接測定により決定することができ、又は、たとえば、どの電気システムがアクティブであるかを特定すること、及び、システムの典型的な電気負荷のそれぞれに基いて推定値を得ること等によって推定することができる。

該方法は、前記測定が行われる間、オルタネータ又はＤＣ／ＤＣコンバータ等の第三電源を非アクティブとすることを備えることができ、それにより、前記第三電源は、予測できない方法で、車両の電気特性を変更しない。よく知られているように、オルタネータは、内燃エンジンを有する自動車で採用されてバッテリーを充電し、また、ＤＣ／ＤＣコンバータは、特にハイブリッド自動車で使用され、ここでは、電気モーターが、通常の車両システムよりも高電圧で作動していることがあり、電源が、そのように構成される。また、前記第三電源を非アクティブにすることは、前記主要バッテリー及び前記補助バッテリーから引き出される電流を増加することに役立つ場合があり、これは、該方法の結果をより信頼できるものとする傾向がある。

該方法は、Ｉ₁とＩ₂の差を、前記補助バッテリーの前記充電状態に関連付けるテーブルを与えること、及び、前記テーブルを用いて、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定することを備えることができる。

あるいは、Ｉ₁及びＩ₂は、方程式によって前記バッテリーの前記充電状態に関連付けることができる。

該方法は、電流寄与率Ｃを計算すること（ここでＣ＝Ｉ₂／（Ｉ₁−Ｉ₂））、及び、少なくともＣの値に基いて、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定することを備えることができる。

前記補助バッテリーの前記充電状態を推定することは、ＣをＣの閾値と比較することを備えることができる。

この発明はまた、上述した方法が用いられたテーブルの校正方法（calibrating a table）であって、該校正方法が、所定の時間にわたって前記補助バッテリーを充電もしくは放電しないこと、前記補助バッテリーの端子を通る電圧を測定すること、少なくとも、前記端子を通る電圧に基き、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定すること、上述したような方法を用いて、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定すること、二つの推定値を比較すること、及び、二つの推定値が同じになるようにテーブルを修正することを備える校正方法にまで及ぶ。

テーブルの代わりに方程式を用いる場合、当該方程式は、所定の時間にわたって前記補助バッテリーを充電もしくは放電しないこと、前記補助バッテリーの端子を通る電圧を測定すること、少なくとも、前記端子を通る電圧に基き、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定すること、上述したような方法を用いて、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定すること、二つの推定値を比較すること、及び、二つの推定値が同じになるように、方程式の少なくとも一の定数を修正することにより校正することができる。

上述した二つの校正方法のいずれかでは、前記補助バッテリーは、前記補助バッテリーの端子を通る電圧が測定される間、負荷のような電気コンポーネントから分離させることができる。このことは、結果を変更し得るバッテリーの充電又は放電を防止することに役立つことができる。

この発明の他の側面によれば、制御ユニット、主要バッテリー及び補助バッテリーを備える電力管理システムが提供される。制御ユニットは、上述したような方法を用いて、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定するべく構成される。制御ユニットは、既存のパワーサプライ制御ユニットとすることができる。このように、この発明は、既存のハードウェアプラットフォーム上で実行されることが可能であり、追加のコンポーネントを要しない。

制御ユニットはメモリーを備え、メモリーは、Ｉ₁とＩ₂の差を、前記補助バッテリーの前記充電状態に関連付けるテーブルを備えることがある。

あるいは、メモリーは、Ｉ₁とＩ₂の差を、前記補助バッテリーの前記充電状態に関連付ける方程式を備えることができる。

制御ユニットは、上述したような方法を用いて、テーブル又は方程式を校正するべく構成される。

この発明はまた、上述したような方法を採用し、及び／又は、上述したような電力管理システムを備える車両を提供する。

それ故、この発明は、電気負荷、並びに、制御ユニットにより前記電気負荷に独立して接続可能な主要バッテリー及び補助バッテリー、並びに、前記電気負荷により前記主要バッテリーから引き出される電流（Ｉ）を測定する手段を備える車両であって、前記制御ユニットが、前記主要バッテリーを前記電気負荷に接続し、それが電気負荷に接続される間に、前記主要バッテリーから引き出される電流の測定Ｉ₁を行い、前記補助バッテリーを前記主要バッテリーと並列に前記電気負荷に接続し、それが前記電気負荷及び前記補助バッテリーに接続される間に、前記主要バッテリーから引き出される電流の測定Ｉ₂を行い、かつ、少なくともＩ₁とＩ₂の差に基き、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定するべく構成される車両を提供する。

実施形態では、車両が、内燃エンジンを内蔵するとともに、ストップスタートモードの作動を有し、前記主要バッテリーが、前記エンジンを始動させること、及び、前記エンジンが作動している間に車両電気負荷を作動することに用いられるものであり、前記補助バッテリーが、前記ストップスタートモードの作動時に、前記主要バッテリーにより前記エンジンが始動されている間に車両電気負荷を作動することに用いられるものであり、ここでは、前記エンジンが作動している間に、前記制御ユニットが、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定するべく構成される。車両は、ハイブリッド電気自動車とすることができる。車両がハイブリッド電気自動車である場合、前記補助バッテリーは、任意の電気自動車モードの間に使用することができる。

前記車両の制御ユニットは、上述した方法ステップを行うべく構成することができる。

この出願の範囲内において、先述の段落、特許請求の範囲、並びに／又は、後述の説明及び図面に明確に記載した様々な側面、実施形態、実施例及び代替手段、並びにその構成は、それぞれ独立して、又は、それらの任意の組合せとして解釈され得ることが想定されている。ある実施形態に関連して説明した構成は、構成間での矛盾のない限り、全ての実施形態に適用することができる。

自動車の電気システムの一部の図である。ハイブリッド自動車の電気システムの一部の図である。車両の充電状態を測定及び維持する方法を示すフローチャートである。

次に、添付図面を参照しつつ、この発明の一以上の実施形態を説明する。

図１及び図２は、二つの異なる種類の車両の電気システムの図である。図１は、ストップスタートシステムが搭載された従来の自動車の電気システム１１を示すものである。図２は、ハイブリッド自動車の電気システム２１を示すものである。いずれの従来の自動車及びハイブリッド自動車も、始動モーター１２、２２、主要バッテリー１３、２３、エンジン管理システム、ウィンドスクリーン・ワイパー等のような様々な負荷１４、２４、及び、補助バッテリー１５、２５を備え、それらの全ては並列に配置されている。主要バッテリー１３、２３は両方とも、バッテリーモニタリングシステム（ＢＭＳ）が設けられている。従来の自動車は、内燃エンジンが作動しているときに、システムに電力を供給することのできるオルタネータ１６を備える。ハイブリッド自動車は、電気モーター／発電機（図示せず）及び高電圧バッテリー（図示せず）から電力を受け取るＤＣ／ＤＣコンバータ２６を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、バッテリー２３、２５を充電する。各システムはまた、必要に応じて、コンポーネントを互いに分離することに用いることができる三つのスイッチＥＳ１、ＥＳ２、ＥＳ３を備える。

従来の自動車及びハイブリッド自動車は、同様のデュアルバッテリー・パワーサプライシステムが搭載されるが、スイッチＥＳ１、ＥＳ２及びＥＳ３の作動及び、補助バッテリー１５、２５の使用は極めて異なる。ハイブリッド自動車は、燃料の節約のため、エンジンを停止及び始動させることができるが、それにはまた、車両を低速で駆動することに適した電気モーターが搭載されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、ハイブリッド自動車の内燃エンジンがオフである間に、電気負荷２４を支持する能力があるが、オルタネータ１６はこれを行うことができない。

主要バッテリー及び補助バッテリー１３，２３、１５、２５はいずれも通常、１２Ｖ鉛蓄電池である。

補助バッテリー１５、２５は、長い時間にわたって停止していた後、そのＳＯＣは、バッテリーの端子を通る電圧を測定することにより推定することができる。従って、自動車が、８時間にわたってオフにされていた場合、補助バッテリー１５、２５のＳＯＣは、単純な電圧測定により直接的に測定することができる。このことは、パッシブテスト（the passive test）として知られている。

しかしながら、パッシブテストは、バッテリーが最近、充電もしくは放電されたときは役に立たない。これは、充電及び放電が、電解質の拡散を引き起こし、それにより、電圧が、充電の安定した表示をもたらすことを防止するからである。それ故、車両がオフになる時間が、バッテリー端子で測定される電圧をＳＯＣの推定に使用するには短すぎる場合、代わりの方法を採用することが必要である。

一の方法は、電圧ではなく補助バッテリーの電流を使用し、補助バッテリーの充電状態を推定することである。これは、アクティブテスト（the active test）として知られている。

図３は、アクティブテストを示すフローチャート４１であり、これは、図１に示すような車両の電力管理システムにより、補助バッテリー１５のＳＯＣを推定するために使用され得るプロセスである（図２でも同様のアプローチが採られるが、以下の説明は、特に断りのない限り、図１だけについて言及する）。

第一ステップＳ１では、電力管理システムは、そのようなテストが必要であるかを決定し、実施されるテストに対する要求を出す。この要求は、スイッチＥＳ１、ＥＳ２の構成を制御する電力管理システム内で制御ユニットを切り替えるために出され、それにより、
車両が、テストを実施するための正しい状態にされ得るかどうかを制御する。ステップＳ２では、スイッチ制御ユニットは、その状態が、実施されるテストに有効であることを確認する。もしそれらが有効であれば、その後、試験が始まる。ステップＳ３及ぶＳ４では、トークン（a token）が出される。トークンは、テストが始まることの許可を表す。

そして、オルタネータ１６は、オルタネータ内の磁場の励磁電流を最小化させることにより、最小出力に設定され、これは通常、１〜２アンペアの電流を供給する。フローチャートには記載していないが、このステップは、バッテリーからその後に引き出される電流を増大させるので有用であり、これは、補助バッテリー１５の充電のより安定した測定をもたらす傾向がある。ステップＳ５では、ＥＳ１は閉鎖され、ＥＳ２は開放される。この構成では、主要バッテリー１３は、全ての電力を負荷１４に供給している。スイッチが作動された後、電流が突然の充電に晒されるので、電力管理システムは５秒間待機する（ステップＳ６）。そして、電力管理システムは、ＢＭＳを用いて測定ＩＢ１を行い、これは、この段階で主要バッテリー１３によって生成される電流である。この測定は、ＩＢ１，０として記録される。

ステップＳ７では、ＥＳ２は閉鎖され、それにより、主要バッテリー１３及び補助バッテリー１５の両方が、負荷１４に接続される。また、電力管理システムは再度、測定ＩＢ１の前に５秒間待機する。この測定は、ＩＢ１，１として記録される。

そして、補助バッテリーによって与えられる電流ＩＢ２は、以下の式で計算することができる。
ＩＢ２＝ＩＢ１，０−ＩＢ１，１

ＩＢ２が負であった場合、このことは、補助バッテリー１５が接続されたときに、主要バッテリー１３から引き出される電流が低下することを表す。このように、補助バッテリー１５は、負荷に有用に供給するために十分大きな容量を有する。

ＩＢ２が正であった場合、このことは、補助バッテリー１５が接続されたときに、主要バッテリー１３から引き出される電流が増大することを表す。このように、補助バッテリー１５は、負荷に有用に供給するために十分大きな容量を有しない。

たとえば、ステップＳ５及びＳ６では、Ｉ＿ＬＯＡＤ（負荷によって引き出される電流）が４０Ａであり、かつ、Ｉ＿ＧＥＮ（オルタネータによって生成される電流）が０Ａであるとき、ＩＢ１，０＝−４０Ａである。そして、ＥＳ２が閉鎖されるとき、ＩＢ１の充電は、前記補助バッテリーの前記充電状態に依存する。ＩＢ１が、−４０Ａから−６０Ａに低下すると、ＩＢ２＝−４０Ａ−（−６０Ａ）＝２０Ａであり、これは、補助バッテリーが、主要バッテリーから電流を引き出されていて、充電されていることを表す。あるいは、ＩＢ１が、−４０Ａから−２０Ａに増大すると、ＩＢ２＝−４０Ａ−（−２０Ａ）＝−２０Ａであり、これは、補助バッテリーが放電していることを表す。

このように、ＩＢ２は、主要バッテリーのＳＯＣとともに、補助バッテリー１５のＳＯＣに関連付けされる。

しかしながら、ＩＢ２はまた、主要バッテリー１３のＳＯＣに依存して変化する。それ故に、電力管理システムは、ステップＳ９で、主要バッテリー及び補助バッテリー１３、１５によって与えられる電流の比率を計算する。これは、次式で規定される寄与率ＣＣｒｔを与える。
ＣＣｒｔ＝ＩＢ１，１／ＩＢ２

ステップＳ１０では、電力管理システムはその後、比率ＣＣｒｔを、閾値比率Ｃｔと比較する。ＣＣｒｔが、Ｃｔよりも大きいか、又は等しい場合、このことは、補助バッテリー１５の充電状態が低すぎることを表す。ＣＣｒｔが、Ｃｔよりも小さいか、又は等しい場合、このことは、補助バッテリー１５の充電状態が十分であることを表す。

Ｃｔの値は、主要バッテリー１３の大きさ及び補助バッテリー１５の大きさに依存する。しかしながら、これらは一定の変数であり、車両を設計して電力管理システムを校正するときに考慮することができる。より問題なのは、Ｃｔの理想値がまた、主要バッテリー及び補助バッテリー１３、１５の温度に依存することである。特に、各バッテリーの内部抵抗は、電解質の温度が低下するについて増大する。それ故に、ＣＣｒｔは、両バッテリーの充電状態及び温度に関連付けられる。このように、Ｃｔは、バッテリー１３、１５の温度に関する変数である。

ＢＭＳは、主要バッテリーの温度を与えることができる。補助バッテリーの温度は、専用の温度センサーによって与えられるか、または、自動車についての他の既知の事実から推測することができる。

たとえば、図１に示す実施形態では、補助バッテリー１５は、車両のボンネット下の主要バッテリー１３の隣に位置させることができる。このように、主要バッテリー１３の温度は、補助バッテリー１５の温度の推定値として役立つ。車両の他の設計では、たとえば、周囲温度、車両内でのバッテリーの位置及び、車両がどのくらい走行しているか等に基く、より複雑な計算がなされることを要する場合がある。

二つの温度が決定されると、Ｃｔの妥当な値は、主要バッテリー１３及び補助バッテリー１５の既知の特性とともに、温度をバッテリーのＣｔに関連付けるマップを用いて決定することができる。このマップは、たとえば、異なる温度範囲で、主要バッテリー１３及び補助バッテリー１５又は、同様の特性を有する他のバッテリーを試験するとともに、バッテリーの特性と温度の関係を決定することにより得ることができる。

図１に示すもののような電気システムにおける負荷１４は、時間をかけて充電に晒される。たとえば、電力管理システムが、図３に示すプロセスを行う間、ドライバーは、暖房シート（heated seats）又は、フロントもしくはリアのウィンドスクリーンをアクティブにすることができ、これらの両方は、負荷を大きく変更することができる。

誤差のこの原因を考慮するため、電力管理システムは、数回にわたって確認を行う。図４のステップＳ１１及びＳ１２に示すように、各時間でテストが行われ、ＣＣｒｔ＜Ｃｔの場合にカウンタＳＯＣ２Ｈｉｇｈ（the counter SOC2 High）を増加させ、また、ＣＣｒｔ≧Ｃｔの場合にカウンタＳＯＣ２Ｌｏｗを増加させる。

ＳＯＣ２Ｈｉｇｈが閾値ＳＯＣ２ＨｉｇｈＭａｘに達すると（ステップＳ１３）、このことは、バッテリーがかなり充電されることの表示とみなされる（ステップＳ１４）。与えられた例では、目標ＳＯＣは８０％充電であり、ＳＯＣ２ＨｉｇｈＭａｘは３である。それ故に、補助バッテリー１５が少なくとも８０％充電であることを示す三つの累積的結果を、電力管理システムが受信すると、補助バッテリー１５が充電され、使用する状態になっているとみなされる。

同様に、ＳＯＣ２Ｌｏｗが閾値ＳＯＣ２ＬｏｗＭａｘに達すると（ステップＳ１５）、このことは、当該バッテリーが十分に充電されていないことの表示とみなされる（ステップＳ１６）。与えられた例では、ＳＯＣ２ＬｏｗＭａｘは３である。それ故に、補助バッテリー１５が８０％充電よりも少ないことを表示する三つの累積的結果を、電力管理システムが受信すると、補助バッテリー１５は充電が必要であるとみなされる。補助バッテリーを充電するため、オルタネータ１６は再開されて、補助バッテリー１５に接続される。

電力管理システムはまた、ＣＣｒｔが測定する各時間で、カウンタＳＯＣ２Ｒｕｎを増加させる（ステップＳ１１及びＳ１２）。ＳＯＣ２Ｒｕｎが閾値ＳＯＣ２ＲｕｎＭａｘを超える場合、このことは、バッテリーが十分に充電されていないことの表示とみなされる（ステップＳ１７）。

アクティブテストの間、電力管理システムは、車両内の他のどのシステムがアクティブかを監視する。負荷１４が、主要バッテリー及び補助バッテリー１３、１５に安全に供給される状態よりも高く上昇するように思われる場合、電力管理システムは、アクティブテストを中断し、オルタネータ１６を再開させる。

電力管理システムはまた、テストの間、主要バッテリー１３の充電状態を監視する。主要バッテリー１３の充電状態が、安全閾値を下回って低下すると、テストは中断され、オルタネータが、負荷の支持に用いられる。そして、テストは、主要バッテリー１３の充電状態が再び高いものに再初期化され得る。

図２を見ると、この図での補助バッテリー２５は、先述した方法を用いて監視することができる。唯一の違いは、オルタネータ１６ではなく、デューティーサイクルを設定することによって、オフにされたＤＣ／ＤＣコンバータ２６であることである。

車両内の電力管理システムは、多くの理由で、補助バッテリー１５、２５のＳＯＣの確認を開始することができる。たとえば、電力管理システムは、最近の確認から所定の時間が経過した後に、該確認を行うように構成することができる。また、電力管理システムは、補助バッテリー１５、２５が充電サイクルを受けた直後に、確認を行うように構成することができる。このように、電力管理システムは、補助バッテリー１５、２５がうまく充電されたことを確認することができる。

確認が充電サイクルの後に行われ、補助バッテリー１５、２５が充電されないと見出された場合、電力管理システムは、このことを、不成功の充電事象として記録するとともに、第二充電サイクルを開始する。これは、負荷１４、２４が充電サイクルの間に高い場合に起こることがあり、それ故に、負荷は十分に電流を引き込んで、補助バッテリー１５、２５の効果的な充電を防止する。しかしながら、不成功の充電サイクルはまた、特に不成功の充電サイクルが連続して生じた場合、補助バッテリーが修理され、又は交換される必要があることを示すことがある。この目的で、電力管理システムは、車両の修理で用いるため、不成功及び成功の充電事象のログを保持する。多くの不成功の充電事象が、最小閾値を超えた場合、補助バッテリー１５、２５が確認されることを勧めるメッセージを、ドライバーに表示する。

一般に、所定の最小負荷１４、２４は、電力管理システムが補助バッテリー１５、２５のＳＯＣを正確に推定できることを保証する必要がある。従って、負荷が小さすぎる場合、電力管理システムは、負荷が所定の最小値を超えて上昇するときまで、ＳＯＣの推定を遅延させることができる。他の実施形態では、負荷が小さすぎる場合、電力管理システムは、他の電力消費システムをアクティブにし、テストサイクルの間に、負荷１４、２４を上昇させることができる。しかしながら、このことは普通ではない。それは、補助バッテリー１５、２５のＳＯＣの正確な推定に必要な負荷が通常、エンジンのベース負荷に近いからであり、これは、エンジンが作動時に生成する最小負荷である。

電力管理システムは、自動車が長時間、一般に８時間にわたってオフにされていた場合、補助バッテリー１５、２５の推定された充電状態の補正を行うことができる。補正を行うため、電力管理システムは、補助バッテリー１５、２５の端子を通る電圧を測定することにより、パッシブテストを行う。そして、電力管理システムは、当該パッシブテストの結果を、アクティブテストの最近の既知の結果と比較し、不一致があった場合に、当該パッシブテストの結果を用いる。

更なる実施形態では、電力管理システムは、自動車が長時間にわたってオフにされていた場合に、校正確認を行うことができる。校正確認を行うため、電力管理システムはまず、補助バッテリー１５、２５の端子を通る電圧を測定することにより、パッシブテストを行う。そして、電力管理システムは、上述したように、バッテリーを接続解除及び接続することにより、アクティブテストを行う。パッシブテストが先に行われ、それにより、アクティブテストの間に起こる放電によって、結果はゆがめられない。そして、電力管理システムは、二つのテストの結果を比較し、パッシブテストの結果に従って、アクティブテストを校正する。

従って、電力管理システムは、主要バッテリー及び補助バッテリー１３、２３、１５、２５の特性が、経年劣化に伴って変化した場合に適応することができる。

上記の説明は、補助バッテリーの充電状態を決定する方法に関するものである。しかしながら、該方法は、たとえば、補助バッテリーにバッテリーモニタリングシステムを設けた場合に、主要バッテリーの充電状態を決定することにもまた用いることが可能である。

同様に、上述した方法は、充電状態の推定値を得るため、電流の測定値の複数のセットを用いる。しかしながら、好ましい場合は、測定値の単一のセットだけを用いることもできる。さらに、充電状態は、たとえば、電流の測定値をバッテリーの予測される充電状態に直接的に関連付けるデータベースと、測定電流Ｉ₁及びＩ₂を比較することにより、電流寄与率Ｃを計算することよりも他の方法を用いて推定することができる。

上述した方法は、電力管理システムによって実行することができる。あるいは、該方法は、車両内のいくつかの他のシステムによって、又は、たとえばメンテナンスの間に、車両に取り付ける外部システムによって実行することができる。

この明細書の発明の詳細な説明及び特許請求の範囲において、「を備える」及び「を含む」との語句並びに、当該語句のバリエーションは、「を含むが、これに限定されるものではない」ことを意味するものであって、他の部分、付加されるもの、コンポーネント、数値ないし工程等を除外することを意図するものではない（また除外するものではない）。この明細書の発明の詳細な説明及び特許請求の範囲において、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、単数は複数を包含するものとする。特に、不定冠詞が用いられる場合、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、明細書は、単数性のみならず複数性をも考慮しているとして理解されるべきである。

この発明の特定の側面、実施形態もしくは実施例とともに記載された構成、数値、特性、化合物、化学的部分ないし群は、矛盾のない限り、ここに記載された他のどのような側面、実施形態もしくは実施例に適用可能であると理解されるべきである。この明細書（添付の特許請求の範囲、要約及び図面を含む）に開示された全ての構成、及び／又は、同様に開示された任意の方法もしくはプロセスの全てのステップは、少なくともいくつかのそのような構成及び／又はステップが相互に排他的である組合せを除き、任意の組合せで組み合せることができる。この発明は、任意の先述の実施形態の詳細に限定されるものではない。この発明は、この明細書（添付の特許請求の範囲、要約及び図面を含む）に開示された構成の、任意の新規なもの又は任意の新規な組合せ、あるいは、同様に開示された任意の方法又はプロセスのステップの、任意の新規なもの又は任意の新規な組合せに及ぶ。

Claims

バッテリーの充電状態を決定する方法であって、該方法が、
主要バッテリー及び補助バッテリーを与えること、
前記主要バッテリーを電気負荷に接続すること、
前記電気負荷に接続される間に、前記主要バッテリーから引き出される電流の測定Ｉ₁を行うこと、
前記補助バッテリーを、前記主要バッテリー及び前記電気負荷と並列に接続すること、
前記電気負荷及び前記補助バッテリーに接続される間に、前記主要バッテリーから引き出される電流の測定Ｉ₂を行うこと、並びに
少なくともＩ₁とＩ₂の差に基き、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定すること
を備える方法。
該方法が、
Ｉ₁及びＩ₂の複数の測定を行うこと、並びに、
Ｉ₁及びＩ₂の前記複数の測定を用いて、前記補助バッテリーの前記充電状態の複数の推定値を得ること
を備える請求項１に記載の方法。
前記主要バッテリーの温度を測定すること、並びに、
少なくともＩ₁とＩ₂の差及び、前記主要バッテリーの前記温度に基き、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定すること
を備える請求項１又は２に記載の方法。
該方法が、
前記補助バッテリーの温度を測定すること、並びに、
少なくともＩ₁とＩ₂の差及び、前記補助バッテリーの前記温度に基き、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定すること
を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
該方法が、
前記補助バッテリーの推定された充電状態が、所定のレベルを下回る場合、前記補助バッテリーの充電サイクルを開始すること
を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
該方法が、
まず前記電気負荷の大きさを測定すること、並びに、
前記電気負荷が所定の閾値を下回る場合、該方法を中断すること
を備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
該方法が、
該方法を実行する間に、前記電気負荷の大きさを測定すること、並びに、
前記電気負荷が所定の最大値を超える場合、該方法を中断すること
を備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
該方法が、
電流寄与率Ｃ（ここでＣ＝Ｉ₂／（Ｉ₁−Ｉ₂））を計算すること、並びに、
少なくともＣの値に基き、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定すること
を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
前記補助バッテリーの前記充電状態を推定することが、ＣをＣの閾値と比較することを備える請求項８に記載の方法。
該方法が、
前記Ｉ₁とＩ₂の差を、前記補助バッテリーの前記充電状態に関連付けるテーブルを与えること、並びに、
前記テーブルを用いて、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定すること
を備える請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
所定の時間にわたって前記補助バッテリーを充電もしくは放電しないこと、
前記補助バッテリーの端子を通る電圧を測定すること、
少なくとも、前記端子を通る電圧に基き、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定すること、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法を用いて、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定すること、
二つの推定値を比較すること、並びに
二つの推定値が同じになるようにテーブルを修正すること
により、前記テーブルを校正するステップを備える請求項１０に記載の方法。
制御ユニット、
主要バッテリー、及び、
補助バッテリー
を備え、
前記制御ユニットが、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法を用いて、前記補助バッテリーの前記充電状態を推定するべく構成される電力管理システム。
請求項１２に記載の電力管理システムを備える車両。
電気負荷と、制御ユニットにより前記電気負荷に独立して接続可能な主要バッテリー及び補助バッテリーと、前記電気負荷により前記主要バッテリーから引き出される電流（Ｉ）を測定する手段とを備える車両であって、前記制御ユニットが、前記主要バッテリーを前記電気負荷に接続し、それが電気負荷に接続される間に、前記主要バッテリーから引き出される電流の測定Ｉ₁を行い、前記補助バッテリーを前記主要バッテリーと並列に前記電気負荷に接続し、それが前記電気負荷及び前記補助バッテリーに接続される間に、前記主要バッテリーから引き出される電流の測定Ｉ₂を行い、かつ、少なくともＩ₁とＩ₂の差に基き、前記補助バッテリーの充電状態を推定するべく構成される車両。
該車両が、内燃エンジンを内蔵するとともに、ストップスタートモードの作動を有し、前記主要バッテリーが、当該エンジンを始動させること、及び、前記エンジンが作動している間に車両電気負荷を作動することに用いられるものであり、前記補助バッテリーが、前記ストップスタートモードの作動時に、前記主要バッテリーにより前記エンジンが始動されている間に車両電気負荷を作動することに用いられるものであり、前記制御ユニットが、前記補助バッテリーの充電状態を推定するべく構成される請求項１４に記載の車両。
該車両の前記制御ユニットが、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法を行うべく構成される請求項１５に記載の車両。