JPWO2016129260A1 - バッテリ種別判定装置およびバッテリ種別判定方法 - Google Patents

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Abstract

高い精度で鉛蓄電池の種別を判定できるバッテリ種別判定装置およびバッテリ種別判定方法を提供する。このバッテリ種別判定装置は、鉛蓄電池の端子電圧と充放電電流とを検出するセンサ部と、センサ部が検出した端子電圧と充放電電流とに基づいて鉛蓄電池の直流内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、算出された直流内部抵抗に基づいて鉛蓄電池の種別を判定する種別判定部と、を備える。そして、内部抵抗算出部は、鉛蓄電池の放電制御から充電制御への切り替わり、或いは、鉛蓄電池の充電制御から放電制御への切り替わりの際、切り替わりの前の第１期間（Ｔ１）における鉛蓄電池の直流内部抵抗と、切り替わりの後の第２期間（Ｔ２）における鉛蓄電池の直流内部抵抗とを算出し、種別判定部は、切り替わりの前の第１期間の直流内部抵抗と切り替わり後の２期間の直流内部抵抗とに基づいて鉛蓄電池の種別を判定する。

Description

本発明は、バッテリの種別を判定するバッテリ種別判定装置及びバッテリ種別判定方法に関する。
エンジンを主たる動力源とする車両は、エンジンを始動するためのスタータモータの電源としてバッテリを搭載している。このバッテリとしては、一般に鉛蓄電池が使用される。また、近年、鉛蓄電池の充放電特性は改良されている。そのため、鉛蓄電池は、高価なリチウムイオン二次電池では採算が合わない電動カート又はフォークリフトなどの特殊電動車両の電源としても普及しつつある。
自家用車のトラブル回数（具体的には日本自動車連盟の出動回数）で最も多いものはバッテリ上がり及びバッテリの性能低下である。また、近年、エンジンを主たる動力源とする車両の排ガスを削減するために、アイドリングストップシステムが採用されている。しかし、アイドリングストップシステムに非アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池、或いは、性能の劣る低グレードの鉛蓄電池が使用されると、アイドリングストップシステムが正常に機能しなくなる場合がある。
このようなバッテリのトラブルを未然に防ぐために、車両に搭載されている電池の種類を識別する装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
特開２００９−５４３７３号公報
しかしながら、従来の技術では、バッテリの種別を判定する場合に、良好な判定精度が得られないという問題がある。例えば、特許文献１の電池種類の識別方法では、電池に所定電圧を印加した後に電流波形を取得して、電流波形により電池の種類の識別を行う。しかし、この方法では、電池の温度または充電量（ＳＯＣ：State of Charge）によって電流波形が異なり、良好な判定精度が得られない。
本発明の目的は、鉛蓄電池の種別を高い精度で判定できるバッテリ種別判定装置およびバッテリ種別判定方法を提供することである。
本発明の一態様に係るバッテリ種別判定装置は、以下の構成を採る。すなわち、鉛蓄電池の端子電圧と充放電電流とを検出するセンサ部と、センサ部が検出した端子電圧と充放電電流とに基づいて鉛蓄電池の直流内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、算出された直流内部抵抗に基づいて鉛蓄電池の種別を判定する種別判定部と、を備える。内部抵抗算出部は、鉛蓄電池の放電制御から充電制御への切り替わり、或いは、鉛蓄電池の充電制御から放電制御への切り替わりの際、切り替わりの前の第１期間における鉛蓄電池の直流内部抵抗と、切り替わりの後で且つ第１期間から所定時間内の第２期間における鉛蓄電池の直流内部抵抗とを算出する。種別判定部は、切り替わりの前の第１期間の直流内部抵抗と切り替わり後の第２期間の直流内部抵抗とに基づいて鉛蓄電池の種別を判定する。
本発明の一態様に係るバッテリ種別判定方法は、鉛蓄電池の端子電圧と充放電電流とを検出するステップと、検出された端子電圧と充放電電流とに基づいて鉛蓄電池の直流内部抵抗を算出するステップと、算出された直流内部抵抗に基づいて前記鉛蓄電池の種別を判定するステップと、を備える。直流内部抵抗を算出するステップでは、鉛蓄電池の放電制御から充電制御への切り替わり、或いは、鉛蓄電池の充電制御から放電制御への切り替わりの際、切り替わりの前の第１期間における鉛蓄電池の直流内部抵抗と、切り替わりの後で且つ第１期間から所定時間内の第２期間における鉛蓄電池の直流内部抵抗とを算出する。種別を判定するステップでは、切り替わりの前の第１期間の直流内部抵抗と切り替わり後の第２期間の前記直流内部抵抗とに基づいて鉛蓄電池の種別を判定する。
本発明によれば、鉛蓄電池の種別を高い精度で判定することができる。
本発明の実施の形態１に係るバッテリ種別判定装置を含んだ車両の一部を示すブロック図である。 実施の形態１に係るバッテリ種別判定装置において鉛蓄電池の直流内部抵抗を計測する期間の一例を示すグラフである。 鉛蓄電池の等価回路モデルを示す図である。 充電時と放電時の抵抗成分を模式的に表す図である。 本発明の実施形態２に係るバッテリ種別判定装置を含んだ車両の一部を示すブロック図である。 本発明の実施形態３に係るバッテリ種別判定装置を含んだ車両の一部を示すブロック図である。 本発明の実施形態４に係るバッテリ種別判定装置を含んだ車両の一部を示すブロック図である。 実施の形態４に係るバッテリ種別判定装置において補機用バッテリの直流内部抵抗を計測する期間を示すグラフである。 実施の形態４に係るバッテリ種別判定装置において補機用バッテリの直流内部抵抗を計測する期間の変形例を示すグラフである。
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るバッテリ種別判定装置を含んだ車両の一部を示すブロック図である。
実施の形態１では、本発明の実施の形態１に係るバッテリ種別判定装置１０が、アイドリングストップシステムを有し、主にエンジンの動力で走行する車両に搭載される。
車両は、バッテリ種別判定装置１０と、鉛蓄電池２０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、負荷３１と、オルタネータ３２と、スタータモータ３３とを備えている。図示は省略するが、車両は、エンジンおよび駆動輪を有する。
スタータモータ３３は、エンジンを始動させるモータである。スタータモータ３３の駆動によりクランク軸が回転し、エンジン行程が開始することでエンジンが始動する。スタータモータ３３の駆動によりエンジンのクランク軸を回転させることをクランキングと呼ぶ。スタータモータ３３は、ＥＣＵ３０からの作動制御信号に基づき、鉛蓄電池２０の電力によって作動する。
オルタネータ３２は、クランク軸の回転動力により発電を行う。オルタネータ３２は、駆動輪の回転動力により発電を行ってもよい。加えて、オルタネータ３２は、発電電力の整流と、ＥＣＵ３０の電圧制御信号に基づいて電圧の調整とを行う。
負荷３１は、例えばエンジンを作動させるために必要な電気的な補機であり、例えば、燃料噴射装置、点火プラグなどを含む。補機とは、エンジンを稼動させるためにエンジン本体以外に必要な周辺機器を意味する。負荷３１は、車内照明、メータパネル、灯火器などの車両に搭載される様々な電気機器を含んでいてもよい。
鉛蓄電池２０は、充電と放電とが可能な電池である。鉛蓄電池２０は、オルタネータ３２の電力により充電を行う。鉛蓄電池２０は、スタータモータ３３、負荷３１、ＥＣＵ３０、および、バッテリ種別判定装置１０に電力を供給する。
ＥＣＵ３０は、エンジンの制御を行う。具体的には、ＥＣＵ３０の制御には、スタータモータ３３の作動制御、オルタネータ３２の発電電圧の制御、補機の制御が含まれる。
本実施の形態では、ＥＣＵ３０は、充放電制御情報を、バッテリ種別判定装置１０へ送る。さらに、ＥＣＵ３０は、バッテリ種別判定装置１０から鉛蓄電池２０の種別判定結果の情報を受けて、判定結果に応じた制御を行う。例えば、ＥＣＵ３０は、バッテリ種別が、アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池であれば、アイドリングストップシステムの制御を行い、非アイドリングストップ用の鉛蓄電池であれば、アイドリングストップシステムの制御を行わない。また、ＥＣＵ３０は、バッテリ種別が、後述する低グレード品であれば、警告を行う制御を行ってもよい。
バッテリ種別判定装置１０は、鉛蓄電池２０の種別判定を行う。加えて、バッテリ種別判定装置１０は、鉛蓄電池２０のＳＯＣ（充電量：state of charge）の監視および劣化度の監視などを行ってもよい。
バッテリ種別判定装置１０は、タイミング判断部１１、内部抵抗算出部１２、種別判定部１３、センサ部１４を有する。
バッテリ種別判定装置１０の複数の要素は、センサ部１４の素子（電流検出用抵抗など）を除いて、ワンチップの半導体集積回路として構成してもよい。また、バッテリ種別判定装置１０は、センサ部１４の素子を除いて、複数の半導体集積回路により構成してもよい。また、バッテリ種別判定装置１０の一部またはセンサ部１４の素子を除いた全部を、ＥＣＵ３０或いは車両に搭載される他のＥＣＵと一緒に１つの半導体集積回路により構成してもよい。
センサ部１４は、鉛蓄電池２０の充放電電流と電圧とを検出し、検出信号を内部抵抗算出部１２に出力する。検出される電圧は、充電時、放電時、および、端子開放時における鉛蓄電池２０の端子間電圧である。
タイミング判断部１１は、ＥＣＵ３０から送られた充放電制御情報に基づいて、鉛蓄電池２０の放電制御から充電制御に切り替わるタイミングを判断する。タイミング判断部１１は、上記の切り替わるタイミングの前後の所定期間に内部抵抗算出部１２に信号を送って、この期間であることを通知する。
内部抵抗算出部１２は、センサ部１４が検出した充放電電流と電圧とから、鉛蓄電池２０の直流内部抵抗を算出する。直流内部抵抗の算出方法については、後述する。
種別判定部１３は、内部抵抗算出部１２が算出した、２つの期間の直流内部抵抗に基づいて、鉛蓄電池２０の種別を判定する。種別判定の詳細は後述する。種別判定部１３は、種別判定結果をＥＣＵ３０に通知する。種別判定部１３は、種別判定結果を、他の制御部に出力してもよい。或いは、バッテリ種別判定装置１０が、種別判定結果に基づき、結果の表示出力、又は、結果に基づく警告出力などを行ってもよい。
［内部抵抗の計測タイミング］
図２は、実施の形態１に係るバッテリ種別判定装置においてバッテリの直流内部抵抗を計測する期間の一例を示すグラフである。グラフには、鉛蓄電池２０の充放電電流と、鉛蓄電池２０の端子間電圧との時間変化を示している。
タイミング判断部１１は、図２に示すように、エンジン始動時の放電制御から、その後に初めて充電へと変化する充電制御への切り替わりの際に、エンジン始動時の放電制御から、その後に初めて充電へと変化する期間であることを判断する。実施の形態１では、ＥＣＵ３０からの充放電制御情報に基づいて、エンジン始動時の放電制御から、その後に初めて充電へと変化する期間であることを判断する。さらに、タイミング判断部１１は、この切り替わりの際に、放電制御における放電開始期間Ｔ１と、充電制御における充電開始期間Ｔ２とを、内部抵抗算出部１２へ通知する。
放電開始期間Ｔ１は、エンジン停止の状態からスタータモータ３３が始動する期間である。放電開始期間Ｔ１には、停止したスタータモータ３３およびクランク軸を駆動するため、鉛蓄電池２０から大きな放電電流が出力される。
その後、クランク軸が回転し、エンジンが始動する。図２の期間Ｔ３は、スタータモータ３３によるクランク軸の回転が継続され、エンジンが始動して、オルタネータ３２による充電が開始される前までの期間を示している。
充電開始期間Ｔ２は、エンジンの始動によりオルタネータ３２の発電が開始され、鉛蓄電池２０に充電が開始される期間である。充電開始期間Ｔ２には、鉛蓄電池２０の充放電電流がゼロ点と交差するゼロクロスのタイミングが含まれる。鉛蓄電池２０の電源ラインＬ１０には負荷３１が接続されて電力が消費されているため、オルタネータ３２の発電の開始直後には、未だ、鉛蓄電池２０は放電しており、オルタネータ３２の発電量が負荷３１の消費電力を超えてから鉛蓄電池２０の充電が開始される。充電制御の開始とは、オルタネータ３２の発電開始を意味する。よって、充電制御の開始直後の短い期間には、鉛蓄電池２０からは放電が行われている場合があるが、その後、すぐに鉛蓄電池２０の充電が行われる。
放電開始期間Ｔ１から充電開始期間Ｔ２までの時間長は、車両によって変化するが、同一車両では比較的に変化が少ない。放電開始期間Ｔ１から充電開始期間Ｔ２までの時間は、例えば、１０秒以内、好ましくは、５秒以内、より好ましくは１秒以内であるとよく、このような時間であることで、後述する鉛蓄電池２０の種別判定の精度が高くなる。
内部抵抗算出部１２は、放電開始期間Ｔ１にセンサ部１４が検出した充放電電流と電圧とに基づいて、放電開始期間Ｔ１の鉛蓄電池２０の直流内部抵抗を算出する。加えて、内部抵抗算出部１２は、充電開始期間Ｔ２にセンサ部１４が検出した充放電電流と電圧とに基づいて、充電開始期間Ｔ２の鉛蓄電池２０の直流内部抵抗を算出する。
［内部抵抗の算出方法］
図３は、鉛蓄電池の等価回路モデルを示す図である。
内部抵抗算出部１２は、例えば図３で示される鉛蓄電池の等価回路モデルとカルマンフィルタ等の周知のフィルタを有する。
図３の鉛蓄電池の等価回路モデルは、オーミック抵抗Ｒ０と正負極の電荷移動抵抗Ｒ１の和である反応抵抗と、拡散抵抗分極を示す１次の等価回路の抵抗成分Ｒ２とコンデンサ成分Ｃ２のパラメータで構成される。
内部抵抗算出部１２は、センサ部１４により検出された放電開始期間Ｔ１内の複数のタイミングの放電電流値と、複数のタイミングの電圧値とに基づいて、等化回路モデルのパラメータの逐次推定を行って、放電開始期間Ｔ１の鉛蓄電池２０の直流内部抵抗を算出する。
同様に、内部抵抗算出部１２は、センサ部１４により検出された充電開始期間Ｔ２内の複数のタイミングの放電電流値と、複数のタイミングの電圧値とに基づいて、等化回路モデルのパラメータの逐次推定を行う。これにより、内部抵抗算出部１２は、充電開始期間Ｔ２の鉛蓄電池２０の直流内部抵抗を算出する。
なお、鉛蓄電池の等価回路モデルは、図３の例に限られない。図３の例は、速い応答の抵抗成分と速い応答の容量成分との並列回路のうち、速い応答の容量成分を省略し、速い応答の抵抗成分のみで表わした等化回路モデルである。図３の等価回路モデルは、例えば、センサ部１４から得られる信号の速い応答成分をＬＰＦ（ローパスフィルタ）によりカットした電流値と電圧値とを使用することで、精度の高い推定を行うことができる。鉛蓄電池の等価回路モデルとしては、速い応答の容量成分を含めた等化回路モデルを採用して、直流内部抵抗を算出してもよい。
次に、図３で示される鉛蓄電池の等価回路モデルと、内部抵抗算出部１２が算出した直流内部抵抗との対応関係について説明する。図４は、充電時と放電時のそれぞれの抵抗成分を模式的に表す図である。
図４に示すように、充電時のオーミック抵抗Ｒ０＿ｃｈｇが充電時の交流内部抵抗（ＡＣＩＲ）、放電時のオーミック抵抗Ｒ０＿ｄｉｓが放電時の交流内部抵抗（ＡＣＩＲ）に対応する。また、充電時のオーミック抵抗Ｒ０＿ｃｈｇと正負極の電荷移動抵抗Ｒ１＿ｃｈｇとの和による反応抵抗が充電時の直流内部抵抗（ＤＣＩＲ）、放電時のオーミック抵抗Ｒ０＿ｄｉｓと正負極の電荷移動抵抗Ｒ１＿ｄｉｓとの和による反応抵抗が放電時の直流内部抵抗（ＤＣＩＲ）に対応する。充電時の拡散抵抗分極を示すＲ２＿ｃｈｇ、放電時の拡散抵抗分極を示すＲ２＿ｄｉｓは遅い成分の抵抗成分であるため、短時間の反応によるＤＣＩＲに含まれない。このように、等価回路モデルの速い応答の抵抗成分を、オーミック抵抗と正負極の電荷移動抵抗を組み込んだ直流内部抵抗として容易に算出できる。
［種別判定］
判定対象の鉛蓄電池２０の種別には、アイドリングストップシステム（ＩＳＳ）用の鉛蓄電池、非アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池、低グレードの鉛蓄電池がある。言い換えれば、非アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池は、通常の鉛蓄電池であり、低グレードの鉛蓄電池は、通常の鉛蓄電池より性能が劣る鉛蓄電池である。ここでいう電池の性能は、主として電池の寿命を意味する。電池の寿命は充電時の直流内部抵抗の大きさに影響を受ける。例えば、充電時の直流内部抵抗（ＤＣＩＲ）が大きいと電池の寿命は短くなる。
アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池は、一般にアイドリングストップシステム用の車両で使用して数年程度の耐久性を有することが要求され、例えば電池工業会規格（ＳＢＡ Ｓ ０１０１）では、３０，０００サイクル以上（実力約３年以上）程度の耐久性が要求される。
非アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池は、同サイズの場合に、アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池よりも寿命が短い。例えば通常のエンジンスタートに用いられる通常の鉛蓄電池（通常品）では１．５年程度の寿命である。
低グレードの鉛蓄電池は、例えば合理化のために通常品に対して活物質の含有量を低くして軽量化した容量重視タイプの鉛蓄電池などがあり、通常のエンジンスタートに用いた場合に１年も持たない（例えば０．５年程度の）寿命である。
アイドリングストップシステムの車両に、非アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池、或いは、低グレードの鉛蓄電池が、誤って搭載されると、年単位で行われる車検等のサービス点検で対応できなくなる可能性が高まる。よって、アイドリングストップシステムの車両では、搭載されている鉛蓄電池の種別を判定することが要望される。
充電時の直流内部抵抗と放電時の直流内部抵抗とは、電池によって異なる。非アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池は充電受入れ性が悪いため、充電状態ＳＯＣが高い状態では充電時の直流内部抵抗が放電時の直流内部抵抗に比べて高くなる。低グレードの鉛蓄電池では、充電受け入れ性が更に悪くなる。これは、速い応答成分の反応抵抗を示すＲ１＿ｃｈｇが影響している。一方、アイドリングストップシステム（ＩＳＳ）用の鉛蓄電池では、充電受入れ性が一般的な鉛蓄電池より改良されているため、充電時の直流内部抵抗が非アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池の充電時の直流内部抵抗よりも低い。この結果、速い応答成分の反応抵抗を示すＲ１＿ｃｈｇも、非アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池、或いは、低グレードの鉛蓄電池に比べて小さい。
内部抵抗算出部１２は、種別判定部１３へ、放電開始期間Ｔ１の直流内部抵抗の値と、充電開始期間Ｔ２の直流内部抵抗の値とを送る。種別判定部１３は、例えば、放電開始期間Ｔ１の直流内部抵抗の値と、充電開始期間Ｔ２の直流内部抵抗の値との差を演算し、この差と第１の閾値および第２の閾値とを比較して、鉛蓄電池２０の種別を判定する。
オーミック抵抗は充電時と放電時とで変化が小さいため（Ｒ０＿ｃｈｇ≒Ｒ０＿ｄｉｓ）、充電時のＤＣＩＲと放電時のＤＣＩＲとの差分をとることによってオーミック抵抗の影響を消去して、充電時の反応抵抗と放電時の反応抵抗との差分（Ｒ１＿ｃｈｇ−Ｒ１＿ｄｉｓ）として特定することができる。そこで、種別判定部１３は、充電時の反応抵抗と放電時の反応抵抗との差分（Ｒ１＿ｃｈｇ−Ｒ１＿ｄｉｓ）が所定の第１の閾値より大きい場合、充電時の反応抵抗Ｒ１＿ｃｈｇが大きく、したがって非アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池、或いは低グレードの鉛蓄電池であると判定する。一方、種別判定部１３は、充電時の反応抵抗と放電時の反応抵抗との差分（Ｒ１＿ｃｈｇ−Ｒ１＿ｄｉｓ）が所定の第１の閾値以下の場合、充電時の反応抵抗Ｒ１＿ｃｈｇが小さく、したがってアイドリングストップシステム用の鉛蓄電池であると判定する。
さらに、種別判定部１３は、充電時の反応抵抗と放電時の反応抵抗との差分（Ｒ１＿ｃｈｇ−Ｒ１＿ｄｉｓ）が、第１の閾値より大きくさらに所定の第２の閾値より大きい場合、充電時の反応抵抗Ｒ１＿ｃｈｇがさらに大きく、したがって低グレードの鉛蓄電池であると判定する。一方、種別判定部１３は、充電時の反応抵抗と放電時の反応抵抗との差分（Ｒ１＿ｃｈｇ−Ｒ１＿ｄｉｓ）が所定の第２の閾値以下且つ第１の閾値より大きい場合、充電時の反応抵抗Ｒ１＿ｃｈｇが中程度であり、したがって非アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池であると判定する。ここで、第２の閾値は、第１の閾値より大きい値として設定されている。
なお、種別判定部１３は、種別判定のために、放電開始期間Ｔ１の直流内部抵抗の値と充電開始期間Ｔ２の直流内部抵抗の値との差を、閾値とを比較することに制限されない。例えば、種別判定部１３は、種別判定のために、放電開始期間Ｔ１の直流内部抵抗の値と充電開始期間Ｔ２の直流内部抵抗の値との比を、閾値とを比較する構成としてもよい。すなわち、放電開始期間Ｔ１の直流内部抵抗の値と、充電開始期間Ｔ２の直流内部抵抗の値とが近いか遠いかを判別し、近ければ性能が優れる鉛蓄電池、遠ければ性能が劣る鉛蓄電池と判定することができる。鉛蓄電池の性能は、高い方から、アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池、非アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池、低グレードの鉛蓄電池の順で低くなる。
以上のように、実施の形態１のバッテリ種別判定装置１０によれば、放電制御から充電制御への切り替わりの際、切り替わり前の放電開始期間Ｔ１における鉛蓄電池２０の直流内部抵抗と、切り替わりの後で且つ第１期間から所定時間内（例えば１秒以内、なお、１０秒以内であればよい）の第２期間における鉛蓄電池２０の直流内部抵抗とを算出している。そして、放電開始期間Ｔ１の直流内部抵抗と充電開始期間Ｔ２の直流内部抵抗とを比較して、鉛蓄電池２０の種別を判定している。このように、２つの直流内部抵抗を計測するタイミングを規定したことで、他の要因により大きな誤差が付加されるような状況を排除でき、鉛蓄電池２０の種別を高い精度で判定できる。
さらに、実施の形態１のバッテリ種別判定装置１０によれば、エンジン始動の際にスタータモータ３３を始動させる放電開始時と、エンジンが始動した直後の充電開始時に、鉛蓄電池２０の直流内部抵抗を計測する。よって、様々な状況で、直流内部抵抗を計測して種別判定を行う際にも、その都度、直流内部抵抗の計測に影響を与えるような鉛蓄電池の環境の変化が生じにくい。よって、このようにタイミングが規定されて計測された直流内部抵抗を使用して、鉛蓄電池２０の種別判定を行うことで、鉛蓄電池２０の種別をより高い精度で判定することができる。
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２のバッテリ種別判定装置を含んだ車両の一部を示すブロック図である。
実施の形態２のバッテリ種別判定装置１０Ａは、タイミング判断部１１Ａの入力が異なるだけで、他の構成は、実施の形態１の構成と同様である。同一の構成については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
実施の形態２のタイミング判断部１１Ａは、センサ部１４の信号を入力とする。タイミング判断部１１Ａは、センサ部１４の主に充放電電流の検出信号を監視し、鉛蓄電池２０から大きな放電が行われた後、所定時間内に、鉛蓄電池２０の充電が行われる期間を判別する。所定時間内とは、好ましくは１０秒以内、より好ましくは５秒以内、さらに好ましくは１秒以内である。そして、放電時の期間Ｔ１と、充電時の期間Ｔ２に、内部抵抗算出部１２に、鉛蓄電池２０の直流内部抵抗を算出させる。なお、センサ部１４の信号を一定時間分記憶するメモリ部が設けられるとよい。記憶されたデータを使用することで、放電制御から充電制御への切り替わりを検出した後に、切り替わり前の放電制御の期間およびその後の充電制御の期間の直流内部抵抗を算出することができる。
さらに、実施の形態２のタイミング判断部１１Ａは、充放電電流の波形と電圧の波形とを監視することで、図２に示したエンジン始動時（クランキング時）の放電制御から充電制御への切り替わりの期間を判別することができる。よって、実施の形態２のバッテリ種別判定装置１０Ａにおいても、図２のエンジン始動時の放電開始期間Ｔ１と、その直後の充電開始期間Ｔ２との、鉛蓄電池２０の直流内部抵抗を算出して、種別判定を行うことができる。
タイミング判断部１１Ａは、鉛蓄電池２０の充放電電流、電圧の少なくとも１つから、上記のタイミングを判断することができる。例えば、充放電電流を用いた場合、タイミング判断部１１Ａは、充放電電流がゼロ点と交わるゼロクロスの検出により、放電制御と充電制御との切り替わりを判定できる。また、タイミング判断部１１Ａは、単位時間当たりの電圧の変化量を示す電圧変化率が所定の閾値以上（例えば、１Ｖ／ｓ以上）のときに、放電制御と充電制御との切り替わりを判断してもよい。
内部抵抗算出部１２の内部抵抗の算出および算出結果に基づく種別判定部１３の動作は、実施の形態１と同様である。
以上のように、実施の形態２のバッテリ種別判定装置１０Ａによれば、車両のＥＣＵ３０から充放電制御の情報を受けなくても、実施の形態１と同様の種別判定を行うことができる。
（実施の形態３）
図６は、実施の形態３のバッテリ種別判定装置を含んだ車両の一部を示すブロック図である。
実施の形態３のバッテリ種別判定装置１０Ｂは、鉛蓄電池２０の種別の判定に、鉛蓄電池２０の直流内部抵抗だけでなく、鉛蓄電池２０の温度、および、ＳＯＣ（充電量：State of Charge）の情報も使用するようにしたものである。その他の構成は、実施の形態１のものと同様である。実施の形態１と同一の構成については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
実施の形態３のバッテリ種別判定装置１０Ｂは、タイミング判断部１１、内部抵抗算出部１２、種別判定部１３Ｂ、センサ部１４に加えて、さらに、鉛蓄電池２０の温度を計測する温度計１５と、ＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部１６とを有する。
実施の形態３の種別判定部１３Ｂは、内部抵抗算出部１２から、放電制御から充電制御へ切り替わる際に、切り換わり前の放電制御期間Ｔ１の鉛蓄電池２０の直流内部抵抗の値と、切り換わり後の充電制御期間Ｔ２の鉛蓄電池２０の直流内部抵抗の値とを入力する。この点は、実施の形態１と同様である。さらに、種別判定部１３Ｂは、種別判定を行う際に、温度計１５の検出信号と、ＳＯＣ算出部１６の算出結果を入力する。
種別判定部１３Ｂは、実施の形態１で説明した種別の判定を行うが、例えば、鉛蓄電池の温度が異常に高い場合、或いは、異常に低い場合には、種別判定を行わない。加えて、ＳＯＣが所定の範囲にない場合には、種別判定を行わない。
このように、種別判定部１３Ｂは、鉛蓄電池の温度またはＳＯＣが所定の範囲外にあって判定精度が低下するような場合に、種別判定を行わないことで、結果として、種別の判定精度をより高くできる。
なお、種別判定部１３Ｂは、ＳＯＣの替わりに、鉛蓄電池のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を用いてもよい。或いは、ＳＯＣとＯＣＶと温度の、全部または何れかを用いてもよい。
さらに、種別判定部１３Ｂは、温度、ＳＯＣ又はＯＣＶが、所定の範囲外になった場合に、種別判定を行わないように構成されるほか、温度、ＳＯＣ又はＯＣＶにより、直流内部抵抗の値を補正して、種別の判定を行うようにしてもよい。
以上のように、実施の形態３のバッテリ種別判定装置１０Ｂによれば、バッテリ種別をより高い精度で判定できる。
（実施の形態４）
図７は、実施の形態４のバッテリ種別判定装置を含んだ車両の一部を示すブロック図である。
実施の形態４は、実施の形態１と同様のバッテリ種別判定装置１０を、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ：hybrid electric vehicle）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、または電気自動車（ＥＶ： electric vehicle）などの電動車両に搭載した例を示す。
車両は、主電源用バッテリ４１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ４２と、モータ周辺補機４３と、走行用モータ４４と、補機用バッテリ２０Ｃとを有している。
主電源用バッテリ４１は、例えば、リチウムイオン電池などであり、走行に使用する大きな電力を走行用モータ４４に供給する。
ＤＣ−ＤＣコンバータ４２は、主電源用バッテリ４１の電圧を下げて、主電源用バッテリ４１の電力を電源ラインＬ１０に出力する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ４２は、負荷３１への電力供給、並びに、補機用バッテリ２０Ｃの充電を行うことができる。ＤＣ−ＤＣコンバータ４２は、例えばＥＣＵ３０により制御される。
モータ周辺補機４３は、走行用モータ４４を駆動するために必要な補機である。モータ周辺補機４３は、例えば、主電源用バッテリ４１の電力線と、走行用モータ４４（そのインバータ回路など）の電力線との接続を開閉するリレースイッチなどを含む。モータ周辺補機４３は、ＥＣＵ３０の制御に基づき、補機用バッテリ２０Ｃの電力により駆動される。
補機用バッテリ２０Ｃは、鉛蓄電池であり、バッテリ種別判定装置１０による種別判定の対象である。
図８は、実施の形態４に係るバッテリ種別判定装置においてバッテリの直流内部抵抗を計測する期間の第１例を示すグラフである。グラフには、補機用バッテリ２０Ｃの充放電電流と、補機用バッテリ２０Ｃの端子間電圧との時間変化を示している。なお、図８のグラフ線は、実測値を示すものでなく、推測される模式的な値を示している。
実施の形態４の車両においては、車両を始動する際、先ず、期間Ｔ１ａに示すように、補機用バッテリ２０Ｃの電力によりモータ周辺補機４３が駆動される。これにより主電源用バッテリ４１から走行用モータ４４に電力が供給可能となる。その後の期間Ｔ３ａにて、主電源用バッテリ４１の電力により走行用モータ４４が駆動したら、続く期間Ｔ２ａにおいて、主電源用バッテリ４１からＤＣ−ＤＣコンバータ４２を介して補機用バッテリ２０Ｃに充電が行われる。
このように、走行用モータ４４により車両を始動する際にも、補機用バッテリ２０Ｃの放電制御から充電制御への切り替わりが生じる。走行用モータ４４により車両を始動する際の一連の動作のことをクランキングと呼ぶこともある。
ＥＣＵ３０は、走行用モータ４４により車両を始動する際の補機用バッテリ２０Ｃの放電制御（モータ周辺補機４３の駆動制御）の情報と、補機用バッテリ２０Ｃの充電制御の情報とを、バッテリ種別判定装置１０のタイミング判断部１１に送る。
タイミング判断部１１は、車両始動時の補機用バッテリ２０Ｃの放電制御から、その後に初めて充電へと変化する充電制御への切り替わりの際に、放電制御における放電開始期間Ｔ１ａと、充電制御における充電開始期間Ｔ２ａとを、内部抵抗算出部１２へと通知する。
期間Ｔ１ａ、Ｔ２ａの通知に基づく内部抵抗算出部１２の動作は、実施の形態１と同様である。期間Ｔ１ａから期間Ｔ２ａまでの期間Ｔ３ａの時間長は、例えば、１０秒以内、好ましくは、５秒以内、より好ましくは１秒以内であるとよく、このような時間であることで、補機用バッテリ２０Ｃの種別判定の精度が高くなる。また、算出された切り替わり前後２つの直流内部抵抗に基づく種別判定部１３の判定処理は、実施の形態１と同様である。
以上のように、実施の形態４のバッテリ種別判定装置１０によれば、走行用モータ４４により走行できる車両においても、補機用バッテリ２０Ｃの種別を高い精度で判定できる。
（変形例）
図９は、実施の形態４に係るバッテリ種別判定装置においてバッテリの直流内部抵抗を計測する期間の変形例を示すグラフである。グラフには、補機用バッテリ２０Ｃの充放電電流と、補機用バッテリ２０Ｃの端子間電圧との時間変化を示している。なお、図９のグラフ線は、実測値を示すものでなく、推測される模式的な値を示している。
この変形例は、補機用バッテリ（鉛蓄電池）２０Ｃの直流内部抵抗を計測する期間として、充電制御から放電制御へ切り替わる際の期間を適用した例である。
走行用モータ４４を有する車両では、主電源用バッテリ４１から補機用バッテリ２０Ｃに定電圧充電（ＣＶ充電と言う）を行い、定電圧充電の途中または最後に、補機用バッテリ２０Ｃの放電テストを行ってもよい。図９の期間Ｔ１ｂは、定電圧充電の期間の一部を示す。図９の期間Ｔ２ｂは、放電テストの期間を示す。
この変形例では、タイミング判断部１１は、補機用バッテリ２０Ｃの定電圧充電の期間Ｔ１ｂと、放電テストの期間Ｔ２ｂとを、内部抵抗算出部１２へと通知する。
期間Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂの通知に基づく内部抵抗算出部１２および種別判定部１３の動作は、実施の形態１と同様である。期間Ｔ１ｂから期間Ｔ２ｂまでの期間Ｔ３ｂの時間長は、例えば、１０秒以内、好ましくは、５秒以内、より好ましくは１秒以内であるとよく、このような時間であることで、補機用バッテリ２０Ｃの種別判定の精度が高くなる。
以上のように、この変形例によれば、２つの直流内部抵抗を計測するタイミングを、充電制御から放電制御へ切り替わる際における、切り替わりの前の期間Ｔ１ｂと、切り替わり後の期間Ｔ２ｂとに規定している。これにより、直流内部抵抗の計測値に、他の要因により大きな誤差が付加されてしまうことが回避され、補機用バッテリ（鉛蓄電池）２０Ｃの種別を高い精度で判定できる。
なお、充電制御から放電制御へ切り替わる期間を利用した種別の判定処理は、走行用モータ４４を有する車両に限られず、エンジン車において適用してもよい。
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
なお、本発明は、上記実施の形態で説明された具体的な構成および方法に限られるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
本発明は、例えば車両に搭載される鉛蓄電池の種別を判定する装置に利用できる。
１０，１０Ａ，１０Ｂ バッテリ種別判定装置
１１，１１Ａ タイミング判断部
１２ 内部抵抗算出部
１３，１３Ｂ 種別判定部
１４ センサ部
１５ 温度計
１６ ＳＯＣ算出部
２０ 鉛蓄電池
２０Ｃ 補機用バッテリ
Ｔ１，Ｔ１ａ 放電開始期間（第１の期間）
Ｔ２，Ｔ２ａ 充電開始期間（第２の期間）
Ｔ１ｂ 定電圧充電の期間（第１の期間）
Ｔ２ｂ 放電テストの期間（第２の期間）
３２ オルタネータ
３３ スタータモータ
４１ 主電源用バッテリ
４２ ＤＣ−ＤＣコンバータ
４３ モータ周辺補機

Claims (10)

  1. 鉛蓄電池の端子電圧と充放電電流とを検出するセンサ部と、
    前記センサ部が検知した端子電圧と充放電電流とに基づいて前記鉛蓄電池の直流内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、
    算出された前記直流内部抵抗に基づいて前記鉛蓄電池の種別を判定する種別判定部と、
    を備え、
    前記内部抵抗算出部は、
    前記鉛蓄電池の放電制御から充電制御への切り替わり、或いは、前記鉛蓄電池の充電制御から放電制御への切り替わりの際、前記切り替わりの前の第１期間における前記鉛蓄電池の直流内部抵抗と、前記切り替わりの後で且つ前記第１期間から所定時間内の第２期間における前記鉛蓄電池の直流内部抵抗とを算出し、
    前記種別判定部は、
    前記切り替わりの前の前記第１期間の前記直流内部抵抗と前記切り替わり後の前記第２期間の前記直流内部抵抗とに基づいて前記鉛蓄電池の種別を判定する、
    バッテリ種別判定装置。
  2. 前記鉛蓄電池の充電制御および放電制御を行う制御装置から制御情報を入力する情報入力部と、
    前記情報入力部に入力された制御情報に基づいて、前記鉛蓄電池の放電制御から充電制御への切り替わり、或いは、前記鉛蓄電池の充電制御から放電制御への切り替わりを判断するタイミング判断部と、
    を更に備え、
    前記内部抵抗算出部は、前記タイミング判断部の判断に基づいて、前記第１期間の前記直流内部抵抗と前記第２期間の前記直流内部抵抗とを算出する、
    請求項１記載のバッテリ種別判定装置。
  3. 前記センサ部が検知した前記鉛蓄電池の前記充放電電流および前記電圧の少なくとも１つに基づいて、前記鉛蓄電池の放電制御から充電制御への切り替わり、或いは、前記鉛蓄電池の充電制御から放電制御への切り替わりを判断するタイミング判断部、
    を更に備え、
    前記内部抵抗算出部は、前記タイミング判断部の判断に基づいて、前記第１期間の前記直流内部抵抗と前記第２期間の前記直流内部抵抗とを算出する、
    請求項１記載のバッテリ種別判定装置。
  4. 前記鉛蓄電池は、
    車両の補機を駆動する電力を供給し、
    前記内部抵抗算出部は、
    前記車両の始動時における前記鉛蓄電池の放電制御から充電制御への切り替わりの際に、前記第１期間の前記直流内部抵抗と前記第２期間の前記直流内部抵抗とを算出する、
    請求項１記載のバッテリ種別判定装置。
  5. 前記鉛蓄電池は、
    スタータモータの駆動によりエンジンが始動する車両における前記スタータモータの駆動電力を供給し、
    前記内部抵抗算出部は、
    前記エンジンの始動時の前記鉛蓄電池の放電制御から充電制御の切り替わりの際に、前記第１期間の前記直流内部抵抗と前記第２期間の前記直流内部抵抗とを算出する、
    請求項４記載のバッテリ種別判定装置。
  6. 前記鉛蓄電池は、
    前記補機の駆動により主電源用バッテリの電力が供給可能となって走行用モータが始動する電動車両における前記補機の電力を供給し、
    前記内部抵抗算出部は、
    前記走行用モータの始動時の前記鉛蓄電池の放電制御から充電制御の切り替わりの際に、前記第１期間の前記直流内部抵抗と前記第２期間の前記直流内部抵抗とを算出する、
    請求項４記載のバッテリ種別判定装置。
  7. 前記鉛蓄電池の充電量、開放電圧、および、温度の何れか１つ又は複数を検出する追加検出部を更に備え、
    前記種別判定部は、さらに、前記追加検出部の検出結果を含めた情報に基づいて、前記鉛蓄電池の種別を判定する、
    請求項１記載のバッテリ種別判定装置。
  8. 前記種別判定部は、
    前記鉛蓄電池の種別として、アイドリングストップシステム用の鉛蓄電池、アイドリングストップシステム用でない鉛蓄電池、および、前記アイドリングストップシステム用でない鉛蓄電池より性能が劣る低性能鉛蓄電池の判定を行う、
    請求項１記載のバッテリ種別判定装置。
  9. 前記種別判定部は、
    前記第１期間の前記直流内部抵抗と前記第２期間の前記直流内部抵抗との差が小さいほど、性能が優れる種別と判定する、
    請求項１記載のバッテリ種別判定装置。
  10. 鉛蓄電池の端子電圧と充放電電流とを検出するステップと、
    検知された端子電圧と充放電電流とに基づいて前記鉛蓄電池の直流内部抵抗を算出するステップと、
    算出された前記直流内部抵抗に基づいて前記鉛蓄電池の種別を判定するステップと、
    を備え、
    前記直流内部抵抗を算出するステップでは、
    前記鉛蓄電池の放電制御から充電制御への切り替わり、或いは、前記鉛蓄電池の充電制御から放電制御への切り替わりの際、前記切り替わりの前の第１期間における前記鉛蓄電池の直流内部抵抗と、前記切り替わりの後で且つ前記第１期間から所定時間内の第２期間における前記鉛蓄電池の直流内部抵抗とを算出し、
    前記種別を判定するステップでは、
    前記切り替わりの前の前記第１期間の前記直流内部抵抗と前記切り替わり後の前記第２期間の前記直流内部抵抗とに基づいて前記鉛蓄電池の種別を判定する、
    バッテリ種別判定方法。
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