JP2008008861A - バッテリ性能ランク診断装置及びバッテリ性能ランク診断プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】使用しているバッテリの性能ランクが、ユーザーにとって適正か否かを診断するバッテリ性能ランク診断装置及びバッテリ性能ランク診断プログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、使用されているバッテリの性能ランクが適正か否かを診断するバッテリ性能ランク診断装置であって、
バッテリ１０の充電状態を示す値を検出する充電状態検出手段２０と、該充電状態検出手段により検出された前記充電状態を示す値を記憶する記憶手段４０と、該記憶手段により記憶された前記充電状態を示す値に基づいて前記バッテリの性能ランクが適正か否かを判定する判定手段５０と、該判定手段により判定された判定結果を出力する出力手段７０とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、使用されているバッテリの性能ランクが適正か否かを診断し、ユーザーに知らせるバッテリ性能ランク診断装置及びバッテリ性能ランク診断プログラムに関する。

従来から、バッテリ劣化を判定する装置として、バッテリ端子に常開スイッチを介して規知の負荷抵抗を接続したテスト回路と、上記負荷抵抗による電圧降下分である負荷電圧を検出する負荷電圧検出回路と、設定された劣化判定電圧を出力する劣化判定電圧出力回路と、上記負荷電圧及び上記劣化判定電圧に基づきバッテリの劣化情報を出力する判定回路とを有したバッテリ劣化判定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、二次電池の容量劣化を検出する電池劣化検出装置として、二次電池の実測電圧を検出する実測電圧検出手段と、前記実測電圧に基づいて推定充放電電流を演算する推定充放電電流演算手段と、前記二次電池の充電電流および放電電流の少なくとも一方である実測充放電電流を検出する電流検出手段と、前記推定充放電電流と前記実測充放電電流とを比較する電流比較手段と、前記電流比較手段により得られた比較結果に基づいて二次電池の劣化を検出する劣化検出手段と、を有する電池劣化検出装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
実開平５−３１１１２号公報 特開２００５−３７２３０号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、バッテリの劣化についての判定は行なうが、使用しているバッテリの性能ランクが適正か否かの判定を行なうことまでは考慮されていない。

また、上述の特許文献２に記載の構成では、二次電池の劣化検出は行なうが、同様に使用している二次電池の性能ランクが適正か否かの検出まで行なうことは考慮されていない。

ところで、自動車メーカは、自動車販売時の搭載バッテリは、ヘビーユーザーを基準にしている。例えば、自動車に必ずしも毎日乗る訳ではなく、週末だけ乗り、しかも、パワーステアリング、アクティブ・スタビライザの作動頻度が多い運転を行い、他のセキュリティシステムやナビゲーションシステム等の駐車時に暗電流が生じる負荷を搭載したユーザーを想定基準として、最大負荷に耐えうるバッテリを搭載している。

しかしながら、ユーザーの中には、買物だけにしか自動車を利用せず、バッテリへの負荷があまりかからない程度の使用用途にしか用いないライトユーザーも存在し、そのようなユーザーにとっては、ヘビーユーザー対応のバッテリは不必要に大きくて重く、燃費効率を悪くしているに過ぎない。また、ヘビーユーザーの中には、メーカが想定した使用負荷よりももっと大きな負荷で使用し、更に大きなバッテリを必要とする場合もあり得る。

そこで、本発明は、使用しているバッテリの性能ランクが、ユーザーにとって適正か否か、即ち、ユーザーのバッテリの使用形態に適合しているか否かを診断するバッテリ性能ランク診断装置及びバッテリ性能ランク診断プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係るバッテリ性能ランク診断装置は、使用されているバッテリの性能ランクが適正か否かを診断するバッテリ性能ランク診断装置であって、
バッテリの充電状態を示す値を検出する充電状態検出手段と、該充電状態検出手段により検出された前記充電状態を示す値を記憶する記憶手段と、該記憶手段により記憶された前記充電状態を示す値に基づいて前記バッテリの性能ランクが適正か否かを判定する判定手段と、該判定手段により判定された判定結果を出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。これにより、使用しているバッテリの性能ランクが自分の使用形態に適正か否かをユーザーに知らせることができる。

第２の発明は、第１の発明に係るバッテリ性能ランク診断装置において、
前記判定手段は、発電機からの充電量と負荷への放電量の差分に基づいて、前記バッテリの性能ランクが適正か否かを判定することを特徴とする。これにより、車両走行中における発電機の発電量とバッテリの放電量の収支バランスに基づいて、バッテリの性能ランクが適正か否かをユーザーに知らせることができる。

第３の発明は、第１の発明に係るバッテリ性能ランク診断装置において、
前記判定手段は、暗電流に起因した前記充電状態を示す値の変化量に基づいて、前記バッテリの性能ランクが適正か否かを判定することを特徴とする。これにより、駐車時のバッテリ放電の程度を考慮して、バッテリの性能ランクが適正か否かをユーザーに知らせることができる。

第４の発明は、第１〜３の発明に係るバッテリ性能ランク診断装置において、
前記判定手段は、前記バッテリの性能ランクが適正でないと判定したときには、更に前記バッテリの性能ランクを上げるべきか下げるべきかを判定するものであることを特徴とする。これにより、使用されているバッテリの性能ランクが適正でないことを知らせるだけでなく、今後バッテリの性能ランクを上げるべきか下げるべきかをユーザーに提案することができる。

第５の発明は、第１〜４の発明に係るバッテリ性能ランク診断装置において、
前記判定手段は、前記バッテリの性能ランクが適正でないと判定したときには、更に前記バッテリにかかる負荷が適正か否かを判断することを特徴とする。これにより、使用されているバッテリの性能ランクが適正でないことを知らせるだけでなく、車両に搭載されている負荷が過大でないか、又は発電機が故障していないかを調べるべきとの提案をユーザーに行なうことができる。

第６の発明は、第１〜５の発明に係るバッテリ性能ランク診断装置において、
前記バッテリ性能ランク診断装置は、所定のバッテリランクを記憶する記憶手段を更に備え、前記判定手段は、前記バッテリが前記記憶手段に記憶された前記所定のバッテリランクのうちどれにすべきかを判定するものであることを特徴とする。これにより、具体的にはバッテリの性能ランクをどれにしたら良いかをユーザーに提案することができる。

第７の発明は、第１〜６の発明に係るバッテリ性能ランク診断装置において、
前記充電状態検出手段は、車両のエンジンの始動時、走行中又はエンジン停止時のいずれかの所定のタイミングで前記バッテリの充電状態を検出することを特徴とする。これにより、所定のタイミングにおいて、使用されているバッテリの性能ランクが適正か否かを判定できるので、詳細なバッテリの充電状態の使用形態に応じた傾向を知らせることができる。

第８の発明は、第１〜７の発明に係るバッテリ性能ランク診断装置において、
前記バッテリ性能ランク診断装置は、バッテリ劣化を検出するバッテリ劣化検出装置を更に備え、該バッテリ劣化検出装置によりバッテリ劣化が検出されたときには、バッテリ劣化検出結果を出力した後にバッテリの性能ランク診断の判定結果を出力することを特徴とする。これにより、使用されているバッテリが劣化によって交換やバッテリ液の補充等の処置がなされる前であって、かつ十分なデータが蓄積したタイミングで、より信頼性の高いバッテリの性能ランク診断の判定結果を出力することができる。

第９の発明に係るバッテリ性能ランク診断プログラムは、使用しているバッテリの性能ランクが適正か否かを診断するバッテリ性能ランク診断プログラムであって、コンピュータを、
検出したバッテリの充電状態を示す値を記憶する記憶手段、
前記記憶手段に記憶されたバッテリの充電状態を示す値の平均値を算出し、適正充電状態を示す閾値と比較する手段、
前記平均値が前記閾値より低いときには、前記記憶手段に記憶された充電状態を示す値から、前記バッテリの充電状態の変化が充電化傾向か放電化傾向かを判定し、これに基づいてバッテリの性能ランク又はバッテリ負荷のいずれが過大かを判定する手段、
前記平均値が前記閾値より高いときには、前記平均値が高すぎるか否かを判定し、これに基づいてバッテリの性能ランクが過少か適正かを判定する手段、
として機能させることを特徴とする。これにより、使用しているバッテリの性能ランクが適正か否かの診断のための演算処理をコンピュータを用いて実行できる。

第１０の発明は、第９の発明に係るバッテリ性能ランク診断プログラムにおいて、
前記バッテリの充電状態の変化が充電化傾向か放電化傾向かの判定は、エンジン始動時、走行中又はエンジン停止時のいずれかの所定のタイミングで検出された前記バッテリの充電状態を示す値を、１回前の検出値と比較することにより行なうことを特徴とする。

本発明によれば、使用しているバッテリの性能ランクがユーザーの使用形態に適正か否かを診断し、ユーザーにバッテリの性能ランクを変更すべきか否かを知らせることができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、実施例１に係るバッテリ性能ランク診断装置の機能ブロック図である。図１において、負荷９０にバッテリ１０及び発電機１００から電流が供給できるように構成され、発電機１００からはバッテリ１０にも電流が供給されるように構成されている。

本実施例に係るバッテリ性能ランク診断装置は、バッテリ１０の充電状態を検出する充電状態検出手段２０と、記憶手段４０と、判定手段５０と、出力手段７０とから構成される。充電状態検出手段２０の一部と、記憶手段４０と、判定手段５０は、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ又はＥｌａｃｔｏｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）８０に含まれてもよい。

次に、上記構成の動作を説明する。負荷９０には、バッテリ１０と発電機１００とから電流が供給される。発電機１００が起動しており、負荷９０の負荷量が小さいときは、発電機１００から負荷９０に電流が供給され、余剰分はバッテリ１０に充電される。負荷９０の負荷量が大きく、発電機１００で供給電流が間に合わないときや、発電機１００が起動していないときは、バッテリ１０から電流が供給される。このような動作により、バッテリ１０の充電量が増減する。

充電状態検出手段２０は、このような増減のあるバッテリ１０の充電状態を示す値を検出する。充電状態を示す値は、バッテリの充電状態を、バッテリの性能ランク診断を行なうために演算対象としてその大きさを適切に表現できる値であれば、何でも良いが、例えばＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）が好適に用いられる。ＳＯＣは、バッテリの充電状態を示す量の１つとして用いられており、満充電状態を１００％と表し、一方充電量がゼロの状態を０％と表す。ＳＯＣは、電圧センサ２２を用いてバッテリ１０の端子電圧値と、電流センサ２１を用いてバッテリ１０の出力電流値とを測定し、これからバッテリ１０の内部抵抗を求め、これらの値に基づいてその値を推定してよい。例えば、バッテリの内部抵抗とＳＯＣの関係について、予め算出されたデータマップを用意しておき、これを用いて、内部抵抗からＳＯＣを算出推定してよい。また、バッテリの充放電電流値を積算し、これからＳＯＣを推定するようにしてもよい。更に、必要に応じて、温度センサ２３を用いて、バッテリ１０の温度もパラメータとして用いてＳＯＣを推定してもよい。

なお、充電状態検出手段２０で検出する充電状態を示す値は、ＳＯＣの他にも、充電の電荷量、電流の大きさ、内部抵抗等、バッテリ１０の充電状態を適切に検出し、表現できる値であれば、何を用いても構わない。

充電状態検出手段２０は、ＳＯＣのように推定演算が必要な場合には、その演算はＥＣＵ８０内で実行してよい。一方、充電状態検出手段２０は、演算処理が特に必要なければ、総てをＥＣＵ８０の外部に設けてもよい。充電状態検出手段２０で検出された充電状態を示す値は、記憶手段４０に送られる。

記憶手段４０では、充電状態を示す値が記憶される。記憶手段４０は、通常の計算機で使用されているメモリを好適に用いてよい。充電状態を示す値は、通常はある程度の期間に亘ってデータが取られるため、記憶手段４０に所定期間のデータが蓄積記憶されてよい。所定期間は、ユーザーの都合で任意に定めてよいが、ある程度、データの母数は多い方がよく、かつ同一のバッテリを使用している間のデータで判断した方が信頼性は高いので、バッテリの交換時期に合わせるようにしてもよい。蓄積された充電状態を示す値のデータは、判定手段５０に送られる。

判定手段５０では、送られてきたデータを分析し、バッテリの性能ランクが適正か否かの判定を行なう。判定結果は、出力手段７０に送られ、出力されてユーザーにその結果を知らせる。判定手段では、充電状態を示す値、例えばＳＯＣのデータを用いて、後述する所定のアルゴリズムにより、バッテリの性能ランクが適正か否かの判定を行なう。アルゴリズムは、コンピュータプログラムにより実行されてもよいし、回路化できれば回路で実現してもよい。また、ＦＰＧＡ(Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ)のように、プログラミングすることができるＬＳＩを用いてもよい。アルゴリズムの内容は、後で詳述するが、走行中の発電機による発電量とバッテリの放電量との収支バランス、駐車時の暗電流による放電電流等に基づいて、判定を行う内容に構成されている。判定は、使用しているバッテリが適正か否かだけではなく、必要に応じて、バッテリの性能ランクを上げるべきか下げるべきか、車両の搭載負荷が過大か否かも判定できるように構成してよい。判定手段５０で判定された判定結果は、出力手段７０に送られる。

出力手段７０は、判定結果を出力して、ユーザーに知らせるためのものである。出力手段７０は、例えば、結果表示用の発光ダイオードを、結果に応じて発光させるようにしてもよいし、ディスプレイ上に表示してもよく、ユーザーに判定結果を確実に知らせることが出来ればその種類や形式は問わない。出力手段７０は、ユーザーの見易い適切な位置に設けてよく、例えば、車両内のコンビネーションメータの位置に、設けたり、ナビゲーションシステムのディスプレイ上に設けたりしてもよい。出力手段７０は、例えば、判定結果をユーザーが所望の時に出力できるように、出力用スイッチを設けて設定初期時期からの判定結果をいつでも出力できるようにしてもよいし、予め判定の対象期間の設定を行い、自動的に出力されるようにしてもよいし、バッテリ劣化を知らせる表示が出たら、それをトリガとして出力するように構成してもよい。

図２は、バッテリ１０と接続されている他の機器との関係を示した図である。バッテリ１０は、発電機１００と負荷９０とに接続されている。バッテリ１０の端子電圧は電圧センサ２２で測定され、バッテリ１０の充放電電流は電流センサ２１で測定され、測定結果はＥＣＵ８０に送られるように構成されている。

バッテリ１０は、発電機１００から電流の供給を受けるとともに、負荷９０に電流を供給する。発電機１００は、エンジン１０１の回転数に応じて発電するので、アクセル操作が多くあり、エンジン１０１の回転数が多ければ、多く発電できる。発電した電流は、負荷９０及びバッテリ１０に供給される。発電機１００の発電量で十分であれば、負荷９０への電流供給は総て発電機１００でまかなえる。一般的に、比較的高速で、長い距離を走行する場合は、発電機の発電量が多くなり、バッテリ１０への電流の供給も多くなる。従って、定期的にある程度の距離を走行するユーザーの場合は、発電機１００の発電量でバッテリに電荷を十分に供給できている可能性が高い。

発電機１００は、エンジン１０１の回転により発電し、例えば約１４Ｖの電圧を生成する。発電機１００の発電量は、エンジン１０１を制御するエンジンＥＣＵ（図示せず）により、車両の走行状態に応じて制御される。例えば、車両の定常走行時やエンジン１０１のアイドル運転時には、発電機１００の目標発電量は、バッテリ１０の放電が生じないような値に調整される。また、車両減速時（回生ブレーキ作動時）には、発電機１００の目標発電量は、定常走行時やアイドル運転時に比して大きな値に調整される。また、車両加速時には、発電機１００の目標発電量は、電流積算値が所定の目標値になるように調整される。また、アイドルストップ中（即ち、エンジン１０１停止中）は、発電機１００の目標発電量はゼロになる（即ち、発電が行われない）。尚、本発明は、発電機１００の発電制御を特定するものでなく、如何なる態様の発電制御に対しても適用可能である。

一方で、走行中であっても発電量が十分でないときや、発電機では対応できない大電流が突然流れたときには、目標発電量に関わらず、バッテリ１０により電流は供給される。例えば、走行中で発電機１０が作動していても、パワーステアリングや、アクティブ・スタビライザが起動したときには、瞬間的に大きな電流が必要とされ、発電機１００では補えず、バッテリ１０からの電流供給が必要となる。ここで、アクティブ・スタビライザとは、走行状況に応じて効きを自動調整する電子制御スタビライザーのことを意味する。

また、エンジン始動時のクランキング時の始動電流や、車両が駐車しているときにセキュリティシステムやナビゲーションシステムへ供給するいわゆる暗電流や、エンジンを止めたときに流れるＡＨＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｈｅｉｇｈｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）の突入電流は、発電機１００は作動していないタイミングに供給する電流なので、必ずバッテリ１０から供給される。ここで、ＡＨＣとは、走行中の様々な条件下での最適な車高調性や、ショックアブゾーバの減衰力制御を行なう電子制御サスペンションのことを意味し、ＡＨＣの突入電流とは、エンジンが停止したときに、車高を元の高さに戻すためＡＨＣが作動し、そのタイミングで流れる大電流のことをいう。このように、車両に搭載している負荷が多かったり、あるいは走行中に十分な発電が無く長期間駐車されたりすると、バッテリ１０が放出する電荷は大きくなる。

以上説明したように、たとえ同じ車種のユーザーであっても、個々のユーザーの車両の使用頻度や用途により、発電機１００による発電量、搭載した負荷の大きさ、走行中の瞬間的な放電電流の頻度や大きさ、駐車時の暗電流等が複雑に関連しており、バッテリ１０に求められる性能ランクはユーザー毎に異なってくる。

このようなバッテリ１０の性能ランクの適否を客観的に判断するため、本実施例においては、バッテリ１０の充電状態に基づいて判断することとしており、充電状態を示す値を測定するのに必要な検出手段を備えている。即ち、例えば、バッテリ１０の出力電流を検出するための電流センサ２１と、出力端子電圧を測定するための電圧センサ２２と、温度を検出するための温度センサ２３とを、必要に応じて任意の組み合わせで備えてよい。例えば、上述のように、これらのセンサで検出した値からＳＯＣを求め、ＳＯＣにより充電状態を示してもよい。

また、バッテリ１０は、鉛合金を用いた鉛バッテリが好適に用いられるが、充電機能を有する蓄電池であれば、リチウムイオンバッテリや、燃料電池や、電気二重層キャパシタ等であってもよく、本実施例はそれら総てに好適に適用可能である。

図３は、判定手段５０で行なう、判定アルゴリズムの一例を示した図である。本実施例においては、エンジン始動時にバッテリ１０の充電状態の検知を行い、記録を蓄積、分析して最適バッテリを通知する。

手順としては、まず、始動時のクランキングの際の、バッテリ１０からのクランキング電流持ち出し時に、電流センサ２１及び電圧センサ２２でバッテリ１０の内部抵抗を測定し、ＳＯＣを推定する。クランキング時は、エンジンを起動するためにバッテリ１０からスターターに大きな電流が流れ、そのタイミングで電流及び電圧を検出することにより、特に駐車時の暗電流による放電のバッテリ１０の充電状態の変化が明らかになる。そして、毎回このトリップ開始時のＳＯＣの変化を記録しておく。このデータを、記憶手段４０に蓄積記憶しておくようにする。データがある程度蓄積されたら、またはバッテリ交換等の何らかのトリガーとなるタイミングの時に、図３に示すアルゴリズムを、判定手段５０において、記憶手段４０に蓄積したＳＯＣ等のデータに適用し、判定結果を出力手段７０に出力するようにする。

次に、判定手段５０で行なわれる、具体的なアルゴリズムについて説明する。まず、前提として、本実施例においては、バッテリ１０の目標ＳＯＣの範囲、つまり充電状態が適正である状態は、ＳＯＣが８０〜９０％の範囲内にあるときとして説明する。但し、この数字は一般的な水準として一例として採り上げた数字であり、バッテリの種類、方式や製造メーカにより、若干の変動はあり得るため、これに限定するものでないことは言うまでもない。

ステップ１００では、クランキング時平均ＳＯＣが閾値以下か否かを判定する。これは、クランキング時のバッテリ１０の充電状態が適正範囲にあるか否かをまず判断するためのステップである。例えば、蓄積したＳＯＣデータの平均が、８０％を下回っていれば、ステップ１１０に移る。

ステップ１１０では、個々の充電状態のデータを各々１回前の測定データと比較して、その差分平均が０以上であるか否かを判定する。これは、充電状態が閾値よりも低くなっている要因を探るためのステップであり、バッテリ１０の電荷の収支が、車両の使用サイクル中の同じタイミングで測定して、どのような傾向にあるのかを判定するためのステップである。ここでは、クランキング時の持ち出し電流を対象として測定しているので、クランキング時で比較したバッテリ１０の電荷の収支傾向を判定することになる。

１回前の充電状態よりも、次の充電状態の方が平均的に高いようであれば、バッテリ１０の電荷の収支自体は適正に作動しているということになるので、ステップ１３０に移り、バッテリランクを下げるべきとの判定結果となる。即ち、バッテリ１０の電荷の収支は正常に機能しているが、バッテリ１０の性能ランクが高すぎる、つまり定格容量が大きすぎるので、バッテリ１０の性能ランクに必要とされる電荷が充電されないということを意味するからである。この場合は、みかけ上バッテリ１０のＳＯＣが下がっているだけであり、電荷の収支自体は適切に行なわれているので、バッテリ１０をもっと性能ランクの低い、定格容量の小さいものに交換すれば、バッテリ１０の重量も小さくなって燃費向上に寄与するし、バッテリ液の不足による劣化交換の頻度も小さくなり、交換費用を低減することができる。

一方、前回のバッテリ１０の充電状態よりも、次の回のバッテリ１０の充電状態の方が下がっている傾向にあれば、これはバッテリ１０の電荷の収支自体が放電傾向にあることを意味する。これは、発電機１００による発電が、バッテリ１０の放電に常に追いついていない傾向にあるということを意味するから、ステップ１４０に移り、負荷９０が過剰になっていないか否かを点検し、見直すか、発電機１００が故障していなか否かを点検するという判定結果となる。これは、全体の系として電荷の収支の均衡が取れていないことを意味するので、原因を探り、それにふさわしい対応をする必要がある。よって、負荷９０の大きさ及び発電機１００の動作が正常か否かを点検することになる。

ステップ１００に戻り、クランキング時平均ＳＯＣが閾値以下でないときは、ステップ１２０に移り、今度はクランキング時平均ＳＯＣが高すぎるか否かを判定する。ステップ１００では、充電状態の下限について判定したので、ステップ１２０では、上限について判定する趣旨である。クランキング時平均ＳＯＣが高すぎる場合は、ステップ１５０に進み、過充電傾向にあるので、バッテリランクを上げて、バッテリ１０の性能ランクを高くすべきとの判定結果となる。過充電傾向のときに、バッテリ１０の性能ランクをそのままにして使い続けると、電荷がバッテリ１０に供給され続け、満杯になって蓄積できない電荷は熱へと変わって発熱してしまい、発熱によりバッテリ１０を劣化させることに繋がってしまう。そこで、そのような弊害を防止し、適切な性能ランクのバッテリを搭載して使用すべく、バッテリランクを上げるべきとの判定結果となる。

一方、ステップ１２０において、クランキング時平均ＳＯＣが高すぎなければ、低すぎず高すぎずということで、バッテリ１０の性能ランクは適切であるから、ステップ１６０に進み、適正との判定結果となる。

本実施例により、クランキング時のバッテリ１０からの持ち出し電流を対象として、バッテリ１０の性能ランクが適正か否かを判定できる。特に、本実施例では、駐車中に暗電流でのバッテリ１０からの放電が続き、所定期間経過後にエンジン起動のタイミングでバッテリ１０の充電状態を調べるので、駐車時の暗電流による影響を特に考慮したバッテリ１０の性能ランクの適正判断を行なうことができる。

図４は、走行中のバッテリ１０の充電状態を監視し、そのデータに基づいて使っているバッテリ１０が適正か否かを判定するためのアルゴリズムを示す図である。本実施例における判定を行うまでの手順は、以下の通りである。

まず、走行中のバッテリ１０の充放電量を監視しておき、ＳＯＣの推移を記録する。走行中は、発電機１００が発電を行なっているので、バッテリ１０は充電をしている時と放電をしている時がある。これらの充放電の収支により、バッテリ１０の充電状態が定められる。走行中のバッテリ１０の充放電量は、電流センサ２１で検出した充電の電流積算量及び放電の電流積算量を監視し、それらの値から求めるようにしてもよい。

次に、このように測定したＳＯＣを、トリップ毎に算出して記憶手段４０に蓄積記憶しておき、そのデータに基づいて、以下のように判定手段５０にて判定を行う。

ステップ２００では、平均放電深度が閾値以下であるか否かの判定を行う。ここで、放電深度とは、一般的には定格容量に対する放電電気量の比率のことをいい、通常は％で表す。放電深度は、放電の深さを表す指標であるため、好ましくは、パワーステアリング、アクティブ・スタビライザ等の大電流負荷作動時に測定し、データを取得していくようにする。そしてこれらのデータの平均を取り、平均放電深度を求める。一般的には、２０〜４０％程度以内に収まるのが放電深度の適正値であるが、バッテリ１０の種類や形式、製造メーカ等により適正値は異なっていてもよい。本実施例では、例えば、平均放電深度の閾値を４０％とし、４０％以下であるか否かの判定を行う。放電深度が大きすぎると、バッテリ１０の性能が不足して対応し切れず、バッテリ１０が低寿命化してしまうことから、バッテリ１０の充電状態を測定する以前に、前提としてバッテリ１０が性能ランクに合った用いられ方をしているか否かの判定を行う。従って、平均放電深度が閾値以上、即ち４０％以上のときは、ステップ２８０の方に進み、バッテリランクを上げるべきとの判定結果となる。

一方、平均放電深度が閾値以下のとき、即ち４０％以下のときは、平均放電深度とバッテリ１０の性能ランクとの関係は問題なしと判断し、ステップ２１０に進む。

ステップ２１０では、走行中の平均ＳＯＣが閾値以下か否かが判断される。これは、車両走行中のバッテリ１０の充電状態が低くなっていないか否かを判断するためである。例えば、平均ＳＯＣが８０％以下か否かが判定され、閾値以下の場合には、ステップ２２０に進む。

ステップ２２０では、走行中の収支が判断され、平均充電量と平均放電量の差分がゼロより大きいか否かが判断される。走行中のバッテリ１０の平均充電量と平均放電量は、電流センサ２１で検出した充電の電流積算量及び放電の電流積算量を監視し、その値から求めるようにしてもよい。即ち、例えば、充電する電流と放電する電流を監視して連続的あるいは定期的にプロットし、両者のグラフを積分して面積を求め、その差から電荷量の収支を求め、これに基づいてＳＯＣを算出するようにしてもよい。走行中の収支で、平均充電量の方が平均放電量よりも高ければ、ステップ２４０の方に進み、バッテリランクを下げる。これは、充電量が放電量を上回っていて、バッテリ１０の電荷収支は正常に機能しているにも関わらず、走行中の平均ＳＯＣが閾値以下となっているということであるから、充電してもバッテリ１０の定格容量に電荷量が追いついていない、即ち使用しているバッテリ１０の性能ランクが大き過ぎるということを意味するので、バッテリの性能ランクを下げるべきとの判定結果となる。

ステップ２２０に戻り、平均充電量が平均放電量より小さいときは、ステップ２５０の方に進み、負荷の点検及び見直しをすべきとの判定結果となる。これは、発電機１００による充電自体が足りないことを意味するから、発電機１００に対する負荷の大きさが大き過ぎることを意味する。そこで、発電機１００の故障を含めた負荷の点検及び見直しをすべきとの判定がなされる。

ステップ２１０に戻り、走行中の平均ＳＯＣが閾値以上、即ち例えば８０％以上の場合には、ステップ２３０に進む。ステップ２３０では、走行中の平均ＳＯＣが高すぎるか否かを判断する。ステップ２１０において、ＳＯＣの下限は問題無かったので、このステップでは上限の方を判断する趣旨である。走行中の平均ＳＯＣが高すぎれば、ステップ２６０の方に進み、バッテリランクを上げるべきとの判定がなされる。これは、走行中の平均ＳＯＣが高すぎるのであるから、過充電傾向にあることを意味し、もっとバッテリ１０の定格容量を大きくしないと、バッテリ１０の電荷が満杯状態となり、発電する電荷を充電蓄積できる余裕がなくなるからである。バッテリ１０の性能ランクを上げることにより、過充電による発熱を防ぎ、バッテリ１０の長寿命化が図れる。

ステップ２３０に戻り、走行中のＳＯＣが高すぎない場合には、ステップ２１０にて充電量が適正範囲の下限内にあると判断され、このステップで上限内にもあるとの判断がなされたことになるから、ステップ２７０の方に進み、バッテリ１０の性能ランクは適正と判定される。

本実施例により、走行中の充電と放電の電荷の収支に基づいて、使用しているバッテリ１０の性能ランクが適正か否かを判定することができる。

図５は、ＡＨＣの突入電流を対象として、使用バッテリの性能ランクが適正か否かの判定を行うアルゴリズムを示した図である。即ち、エンジンを停止し、イグニッションをＯＦＦとしたときのタイミングで、ＡＨＣ等の突入電流をトリガーにバッテリ１０の充電状態を検出し、バッテリ１０の性能ランクが適正か否かの判定を行う。イグニッションをＯＦＦとしたときも、車両の走行中に作動しているＡＨＣの高さを元に戻す際に、突入電流が流れて大電流がバッテリ１０から放出されることから、この放電電流を検出することにより、ＳＯＣを推定することができる。そしてこのデータの蓄積から、使用しているバッテリ１０の性能ランクが適正か否かを判定することが可能である。

ステップ３００では、トリップ終了時の平均ＳＯＣが閾値以下か否かを判断する。即ち、例えば、平均ＳＯＣが８０％以下であるか否かを判断し、８０％以下のときは、ステップ３１０に進む。

ステップ３１０では、前回の走行終了時のＳＯＣと、次の回の走行終了時のＳＯＣとの差分の平均が０より大きいか否かの判断を行なう。このステップにより、トリップ終了時におけるバッテリ１０の電荷の収支を判断する。前回の走行終了時のＳＯＣの平均よりも、次の回の走行終了時のＳＯＣの平均の方が大きければ、電荷の収支自体はうまくいっていることを意味する。バッテリ１０が大きすぎて発電機１００による充電では追いつかず、見かけ上ＳＯＣが下がっているだけなので、ステップ３３０に進み、バッテリランクを下げるべきとの判定がなされる。このような交換を行なえば、ＳＯＣが低いことで、バッテリ１０を交換しなければならないという頻度が減らすことができ、適正なバッテリを使用することにより、適正な電荷収支が保たれ、長寿命化を図ることができる。

ステップ３１０に戻り、前回のトリップ終了時ＳＯＣと次の回のトリップ終了時ＳＯＣを比較して、前回のトリップ終了時のＳＯＣの平均の方が高ければ、全体の系として放電化傾向にあり、発電機１００の能力で負荷への電流供給が追い付いていない状況であるから、ステップ３４０に進み、発電機１００の故障も含めて、負荷の大きさの点検及び見直しを行なうという判定がなされる。

ステップ３００に戻り、トリップ終了時平均ＳＯＣが閾値以上、即ち、例えば８０％以上のときは、ステップ３２０に移り、トリップ終了時平均ＳＯＣが高すぎるか否かを判断する。ステップ３００において、トリップ終了時平均ＳＯＣが、適正範囲の下限は満たしていることが分かったので、ステップ３２０において、上限の適正範囲を満たしているか否かを判断する。

ステップ３２０において、トリップ終了時平均ＳＯＣが高すぎるときには、ステップ３５０に進み、過充電傾向なので、バッテリランクを上げるべきとの判定がなされる。これは、走行中の発電機１００による発電量が多くて、現在使用しているバッテリ１０の定格容量では小さすぎることを意味するから、バッテリ１０の性能ランクを上げて、発電した電荷を総て充電できるようにし、過充電による発熱劣化を防いでバッテリ１０を長寿命化することができる。

一方、ステップ３２０において、トリップ終了時平均ＳＯＣが高すぎないときには、ステップ３６０の方に進み、適正であり、バッテリ１０の変更は不要であるとの判定がなされる。バッテリ１０のＳＯＣの上限の閾値、例えば９０％以下であることも満たしているので、適正範囲にあると言えるからである。

このように、トリップ終了時のバッテリ１０の充電状態を示す値に基づいて使用バッテリ１０の性能ランクの適正判断を行なうので、車両が走行を終え、走行による最終的な電荷の収支が出たタイミングでバッテリの性能ランクの適正判断を行なうことができ、発電機１００との相対関係におけるバッテリの性能ランクの適否が明確に判定できる。

図６は、今まで説明したアルゴリズムに関する実施例のうち、車両のエンジン始動時のクランキング電流に基づく充電状態を示す値の検出と、車両走行中の充電状態を示す値の検出との双方の検出を行い、両者を組み合わせて総合的に使用バッテリ１０の性能ランクの適否を判断する場合の判定手段５０でなされる演算アルゴリズムを示す図である。両者を組み合わせて総合的に判断することにより、より精度を向上させて使用バッテリ１０の性能ランクの適否を判定することができる。

手順としては、まず、電流センサ２１等を用いて、エンジン始動時のクランキング電流に基づくＳＯＣ推定値と、車両走行中の平均放電深度及びＳＯＣ推定値を測定し、記憶手段４０にデータとして記憶し、蓄積する。そして、ある程度のデータが集まったら、判定手段５０にて図６に示すアルゴリズムで判定を行う。なお、アルゴリズム中、今まで説明したアルゴリズムと同様の内容のステップについては同一の参照符号を用い、その対応関係が明確になるようにする。また、本実施例においては、目標放電深度、即ち適正な放電深度の範囲を２０〜４０％、目標平均ＳＯＣ、即ち適正な平均ＳＯＣの範囲を８０〜９０％として計算するが、これらの条件はバッテリ１０の種類や形式、製造メーカによっても異なるので、適宜変更して設定することができる。

ステップ１００では、クランキング時の平均ＳＯＣが閾値以下、即ち８０％以下であるか否かを判断する。クランキング時の平均ＳＯＣが閾値以下であるときは、ステップ４００に進む。

ステップ４００では、平均トリップ間隔が閾値以上であるか否かを判断する。ここで、トリップ間隔とは、車両を運転してから次の運転時までの間隔、即ち車両が駐車している期間のことをいう。この閾値は、通常は設計の基準として、各自動車メーカが車種或いは車両ごと、若しくはバッテリメーカがバッテリ種類或いは製品ごとに自由に設定してよいが、ここでは、一例として１ヶ月として考える。

ステップ４００において、平均トリップ間隔が閾値以上のときは、ステップ４１０の方に進み、バッテリランクを上げるべきとの判定がなされる。これは、長期間車両に乗らないユーザーであることを意味するので、バッテリ１０を長期放置型のものに変更した方が、ユーザーの使用形態に合致し、バッテリ上がりを軽減し、長寿命化が図れるからである。

一方、ステップ４００において、平均トリップ間隔が閾値以下のときは、ステップ２４０の方に進み、バッテリランクを下げるべきとの判定がなされる。これは、車両の運転頻度自体は確保されており、発電機１００による発電の機会もあるのに関わらず、クランキング時の平均ＳＯＣが低いという状態なので、バッテリ１０の定格容量が大きすぎて、充電が放電に追い付いていない状態を意味する。従って、バッテリランクを下げることにより、充電電荷の不足によるバッテリ交換の頻度を低減し、車両の搭載重量を低減して燃費の向上を図ることができる。

ステップ１００に戻り、クランキング時の平均ＳＯＣが閾値以上、即ち８０％以上のときは、ステップ２００に進み、走行中の放電深度が閾値以下か否かを判断する。走行中の平均放電深度が閾値以上、即ち４０％以上のときは、ステップ２８０の方に進み、バッテリランクを上げるべきとの判定がなされる。走行中の平均放電深度が閾値以上であるということは、車両の走行に要する電流がバッテリ１０の性能レベルを超えていることを意味するから、バッテリ１０の性能ランクを上げることにより、バッテリ１０の定格容量に対して限界内の電流供給で済むような組み合わせとし、バッテリ１０を適正な使用形態としてバッテリ１０の長寿命化を図ることができる。一方、ステップ２００において、走行中の平均放電深度が閾値以下、即ち４０％以下の場合には、ステップ２１０に進む。

ステップ２１０では、走行中の平均ＳＯＣが閾値以下、即ち８０％以下か否かを判断する。走行中の平均ＳＯＣの状態をまず判断する趣旨である。走行中の平均ＳＯＣが閾値以下であれば、ステップ２２０に進む。

ステップ２２０では、走行中の電荷の収支を判断する。平均充電量から平均放電量を引いた値が０以上であるか否かを判断する。平均充電量と平均放電量は、図４のステップ２２０において説明したのと同様に、走行中の双方の電流値を表すグラフから、積分して電流積算値を求め、これに基づいて算出するようにしてよい。平均充電量が平均放電量よりも多いときは、ステップ２４０の方に進み、バッテリランクを下げるべきとの判定がなされる。これは、電荷の収支自体は、充電量の方が放電量よりも多いので適正に行なわれているにも関わらず、実際のＳＯＣは下がっているので、バッテリ１０の定格容量が大きすぎて、見かけ上ＳＯＣが下がっているだけであることを意味する。従って、バッテリ１０を適正な性能ランクに変更して小さくすれば、充電不足傾向は解消され、ＳＯＣが低いことに起因するバッテリ交換の間隔を長くし、バッテリ１０の重量も小さくして燃費の向上を図ることができる。

一方、ステップ２２０において、平均充電量が平均放電量よりも小さいと判断されたときは、ステップ２５０の方に進み、負荷の点検及び見直しをすべきとの判定がなされる。これは、放電量の方が充電量よりも大きいので、電荷の収支自体が健全に行なわれていないことを意味する。発電機１００の故障を含めて、搭載されている負荷が大きすぎないか点検及び見直しを行い、適正な使用形態とすれば対応できる。

ステップ２１０に戻り、走行中のＳＯＣが閾値以下でない、即ち８０％以上のときは、ステップ２３０に進み、走行中の平均ＳＯＣが高すぎるか否かの判断を行なう。バッテリ１０の走行中のＳＯＣが、下限は適正範囲内であることがステップ２１０で確認されているので、次に上限が適正範囲に入っているか否かの判断を行なう。

ステップ２３０において、走行中の平均ＳＯＣが高すぎると判断されたときは、ステップ２６０の方に進み、バッテリ１０の性能ランクを上げるべきとの判定がなされる。バッテリ１０が過充電傾向にあるので、余剰電荷を充電蓄積できる性能ランクのバッテリへと変更することにより、発熱を防止して長寿命化を図ることができる。
一方、ステップ２３０において、走行中の平均ＳＯＣが高すぎない、即ち、上限も適正範囲内にあると判断されたときは、ステップ２７０の方に進み、バッテリ１０は適正であると判定される。

このように、本実施例のようにエンジン始動時と車両走行中の双方のＳＯＣ及び放電深度を判断材料に用いることにより、より総合的に精度高く使用バッテリ１０の性能ランクが適正か否かの判定を行うことができる。

なお、判定手段５０でなされる判定結果は、結果のレベルを種々に構成できる。例えば、適正か否かを判定するだけにしてもよいし、バッテリ１０の性能ランクを上げるべきか下げるべきかまで判定してもよい。更に、負荷の大きさが適正か否かまで判定するようにしてもよい。例えば、図３において、ステップ１６０とステップ１３０〜１５０という２つの括りに構成すれば、バッテリ１０が適正か否かを判断することになる。即ち、ステップ１６０に判定された判定結果は適正となり、ステップ１３０〜１５０に判定された判定結果は不適正という最終判定となる。この場合は、アルゴリズムを簡略化して、ステップ１００とステップ１２０とで構成するようにしてもよい。同様に、例えば、ステップ１３０とステップ１５０とステップ１６０とを区別して判定結果とし、バッテリ１０の適否及び適正でないときはバッテリ１０の性能ランクを上げるべきか下げるべきかまで判定結果として出力するようにしてもよい。同様に、ステップの１３０〜１６０をきちんと分けて出力するようにし、バッテリ１０の性能ランクが適正か否か、及び適正でないときには、バッテリ１０の性能ランクを上げるべきか下げるべきか及び負荷の点検、見直しを行なうべきかまで判定結果として出力するようにしてもよい。また、図４においても、ステップ２６０とステップ２８０は同じ内容の判定結果であるので、それらをまとめて、あとは図３と同じように考えることができる。図５及び図６についても、同様に考えてよい。

また、例えば、図６のような総合的な考え方に併せて、単純にＳＯＣ測定のタイミングを分けて図３〜図５のアルゴリズムを独立に実行するようにし、タイミング毎に部分判定的に並行して判定結果を出すようにしてもよい。総合的な判断と、部分的な判断の双方がなされるので、ユーザーはより詳細に使用しているバッテリ１０の性能ランクの適否を知ることができる。更に、例えば図３〜図６のアルゴリズムから更に発展させて、もっと詳細にバッテリ１０の性能ランクの適否を判断するような判断ステップを追加するようにしてもよい。より精度の高い判定が可能となる。

なお、判定手段５０は、上述のようにコンピュータプログラムにより実行されるように構成されてもよいし、電気回路により構成されてもよい。また、ＦＰＧＡにより構成されてもよい。判定手段５０は、ＥＣＵ８０内に構成されてもよいし、ＥＣＵ８０とは別体として構成されてもよい。また、コンピュータプログラム等のアルゴリズム実行手段は、記録媒体に記録され、交換及び持ち運び自由に構成されてもよい。

図７は、出力手段７０の一例を示した図である。判定手段５０での判定結果を、ユーザーに知らせるための手段であり、例えば、コンビネーションメータ上に判定結果を知らせるように構成してよい。図７（ａ）は、使用バッテリ１０の性能ランクが適正か否かのみを出力するための表示手段である。適否の表示ランプは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）で構成されており、適正である場合は左側のバッテリを模した図に○が付いたランプが点灯するようにし、適正でない場合には、右側のバッテリを模した図に×が付されたランプが点灯するようにしてもよい。図７（ｂ）は、使用バッテリ１０の性能ランクの適否と、適正でない場合には、バッテリ１０を上げるべきか下げるべきか、また負荷が大き過ぎないかの点検をすべきかをも表示するように構成した場合の表示手段の一例である。右から２番目のバッテリを模した図に○が付された表示が適正を意味する表示であり、一番右側のバッテリを模した図に右上がり矢印が付された表示がバッテリ１０の性能ランクを上げるべきとの判定結果の表示であり、左から２番目の、バッテリを模した図に右下がりの矢印が付された表示がバッテリ１０の性能ランクを下げるべきとの表示であり、一番左側の抵抗の記号に下向き矢印が付された表示が、負荷を下げることを点検すべきとの表示である。これも図７（ａ）と同様に、判定結果に該当する表示をＬＥＤで点灯表示してよい。また、これらは、ディスプレイ上に表示するようにしてもよく、判定結果をユーザーに明確に知らせるように出力表示できるものであれば、その種類や形式は問わない。これらの表示結果に基づいて、ユーザーはバッテリ１０の性能ランクを変更することができ、ユーザー個人の使用用途や形態に合った適切な性能ランクのバッテリを使用することができる。

図８は、実施例１に係るバッテリ性能ランク診断装置の変形例を示す機能ブロック図である。図８において、バッテリ劣化検出手段３０と、出力を制御する出力制御手段３２と、出力手段７１がバッテリ劣化の検出結果を表示する手段を更に備えた点で、図１に示す機能ブロック図と異なっている。他の構成要素は、図１で説明したものと同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

バッテリ劣化検出装置は、バッテリ１０自体の劣化を検出する装置である。バッテリは、購入してから所定期間経過すると、劣化により、バッテリ液が減少したり、電圧が低下したり、電極が腐食して導通が悪くなったりして、購入当初と同じ状態の能力を維持出来なくなる。これは、本実施例で今まで説明してきたバッテリの性能ランクの問題ではなく、寿命の問題であり、別次元のものである。従って、バッテリの劣化に対しては今まで説明したバッテリ性能ランク診断装置とは別の対応が必要であり、その対応策として、例えばバッテリ劣化検出装置により、バッテリの劣化を検出してもよい。本実施例は、バッテリ性能ランク診断装置の他、バッテリ劣化装置をも備えている場合の例を示す。

バッテリ１０が劣化して寿命が来ると、バッテリ交換、或いはバッテリ液の補充等の対応が必要である。このようなバッテリ劣化は、バッテリ劣化検出装置で検出することができるが、その検出対象は、バッテリ１０の端子電圧や放流電流等、バッテリ性能ランク診断装置で検出するデータと同様である。従って、バッテリ劣化検出装置は、バッテリ性能ランク診断装置の電流センサ２１と、電圧センサ２２と、温度センサ２３のうち、必要なものを共同で利用することができ、充電状態検出手段２０と電気的に並列に設置することができる。また、バッテリ劣化は、電圧、電流又は温度等の検出値を用いて、種々の方法により算出されてよい。本実施例に適用されるバッテリ劣化検出手段３０は、バッテリ劣化を適切に検出できるものであれば、その種類や形式は問わない。また、バッテリ劣化検出手段３０の演算部分は、ＥＣＵ８０の内部に設けられていてもよいし、ＥＣＵの外部に独立して設けられてもよい。バッテリ劣化検出手段によりバッテリ劣化が検出されたときには、検出結果は出力制御手段３１に送られる。

出力制御手段３１は、バッテリ劣化検出手段３０からの検出信号と、バッテリ性能ランク診断装置の判定手段５０からの判定結果信号が送られ、両者の出力手段７１での出力を制御する。出力制御手段３１は、ＥＣＵ８０の内部に設けられてもよいし、ＥＣＵ８０と出力手段７１との間に独立して設けられていてもよい。出力制御手段３１に、バッテリ劣化検出手段３０又は判定手段５０のいずれか一方から出力信号が送られてきたときは、送られてきた信号をそのまま出力してよいが、双方から同時に出力信号が送られて来たときには、バッテリ劣化検出装置の検出結果を先に出力し、その後にバッテリ診断装置の判定結果を出力するように構成してよい。また、バッテリ性能ランク診断装置の判定結果を出力する時期は、所定の期間を設定したり、或いはユーザーの所望のタイミングでスイッチにより出力できるように構成できるが、このように構成したときでも、バッテリ劣化検出の出力があったときには、その後にバッテリ性能ランク診断装置の判定結果を出力するように構成するのが好ましい。両方同時に出力しないのは、二つの情報が同時に表示される煩わしさを防ぐためである。バッテリ劣化検出結果を先に出力し、その後にバッテリ診断装置の判定結果を出力するのは、バッテリ劣化が検出された後は、バッテリ交換、或いはバッテリ液の補充等の処置がなされる場合が多く、それらの処置がなされるとバッテリ１０の条件が変わってしまうので、バッテリ１０の条件が変化する前に、一旦バッテリ１０の性能ランクの適否について記憶手段４０に蓄積されたデータに基づいて判定演算を行い、判定結果を出力することが好ましいからである。

出力手段７１は、図７において説明したようなコンビネーションメータに劣化の表示を追加してもよい。例えば図９に示すように、バッテリの性能ランクの判定結果を示す表示の近くに、バッテリのバッテリ液が不足して液面が下がり、電圧が下がった図を模した表示を、赤色ＬＥＤで点灯させてバッテリ劣化を表示するようにしてもよい。上述のように、まずバッテリ劣化検出を点灯させ、その後にバッテリの性能ランクの診断結果を点灯させるように構成してよい。また、表示は他のディスプレイ表示等を用いてもよく、その種類や形式は問わない。

本実施例により、バッテリ劣化を検出してユーザーに知らせるとともに、バッテリの性能ランク診断の判定結果を出力するのに良いタイミングでユーザーにその情報を提供できる。

図１０は、実施例２に係るバッテリ性能ランク診断装置の機能ブロック図である。

実施例１に係るバッテリ性能ランク診断装置との相違点は、判定手段５１の構成及び記憶手段６０及び６１を更に備えたことのみであるので、他の実施例１と同様の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を簡略化する。

簡単にその全体構成及び動作を説明すると、以下のようになる。

負荷９０に電流を供給するために発電機１００とバッテリ１０が接続され、発電機１００からはバッテリ１０にも電流が供給されるように構成されている。バッテリ１０には、電流センサ２１と、電圧センサ２２と、温度センサ２３とが設けられ、充電状態検出手段２０に送られるようになっている。なお、センサは必要なものだけ備えていればよく、必ずしも総て備えていなくてもよい。充電状態検出手段２０では、充電状態を示す値、例えばＳＯＣが検出され、記憶手段４０に送られる。記憶手段４０では、充電状態を示す値のデータが蓄積記憶される。記憶手段４０に蓄積記憶したデータは、判定手段５１に送られ、使用しているバッテリ１０の性能ランクが適正か否かの判定が行なわれる。使用しているバッテリ１０の性能ランクは、記憶手段６０に記憶されている。判定手段５１では、バッテリ１０の適否判断のみならず、適性でない場合は、どの程度バッテリランクを上げ下げすべきかまで判定される。そして、その判定結果に基づいて、予めバッテリランクを記憶した記憶手段６１から、適正なバッテリランクが選択される。判定手段５１で選択された適正バッテリランクの判定結果は、出力手段７０に送られ、出力される。

次に、実施例１との相違点である判定手段５１と記憶手段６０及び６１について詳細に説明する。判定手段５１は、実施例１で説明したようなバッテリ１０の適否及びランクの上げ下げと負荷の見直しの提案のみではなく、どのバッテリランクがよいかの提案をも行なう。そのため、判定手段５１の内部又は外部に、現在使用しているバッテリ１０の性能ランクを記憶する記憶手段６０と、所定の選択肢となるバッテリの性能ランクを記憶する記憶手段６１とを備える。判定手段５１では、記憶手段６０に記憶されている、現在使用されているバッテリ１０を基準点として、使用されているバッテリ１０が適正でないと判断されたときは、どの程度バッテリランクの上げ下げを行うべきかまで判定提案する。従って、実施例１において図３〜６で説明したアルゴリズムに、程度の判定概念も加えて判定を行う。

なお、判定手段５１のアルゴリズムは、実施例１で説明したのと同様に、コンピュータ・プログラム、電気回路、ＦＰＧＡ又は情報記録媒体等の種々の実行手段により実行されてよい。

一方、記憶手段６０は、現状の使用バッテリ１０を記憶しておき、判定手段５１で判定されたどの程度バッテリ１０の性能ランクを上げるべき、下げるべきという判定を加味するようにする。従って、例えば、現状で使用しているバッテリランクが１００で、バッテリランクを1段階上げるべきとの判定がなされれば、記憶手段６１に記憶された１０５を選択するようにする。そしてこの結果を出力するようにすればよい。この場合、最終判定は記憶手段６１に予め記憶された所定のバッテリランクから選択して出力するように説明したが、単純に現状のバッテリランクが１００で、バッテリランクを1段階上げるべきとの判定がなされたら、そのまま記憶手段６０に記憶されているバッテリランクを５上げて、それを判定結果として出力するようにしてもよい。また逆に、記憶手段６１に予め記憶された所定のバッテリランクのうち、現状のバッテリ１０を記憶しておき、判定手段５１で判定された結果に基づいて、バッテリランクをシフトさせて判定結果として出力するようにしてもよい。このように、記憶手段は現状のバッテリランクを記憶する記憶手段６０と、所定のバッテリランクを予め記憶しておく記憶手段６１の双方を同時に備えてもよいし、どちらか一方を備えていて、他方の機能も実行するように構成してもよい。なお、バッテリランクは５０以上は５刻みの表示になっており、５０未満は２刻みの表示となっているので、1段階上げると言えば、５０以上ではバッテリ１０の性能ランクを５上げることを意味し、５０未満では２上げることを意味する。

なお、記憶手段６０及び６１は、メモリ等の通常のコンピュータ等に用いられる記憶手段を利用してよい。

図１１は、判定手段５１に適用される、エンジン始動時のクランキング持ち出し電流に適用するアルゴリズムの一例を示した図である。図１１は、実施例１における図３に、ステップ１３０以降にバッテリランクを下げる程度を判定するフロー及びステップ１５０以降にバッテリランクを上げる程度を判定するフローを追加した点で異なっている。他の要素は同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。また、適正バッテリのＳＯＣの範囲も、図３で説明したのと同様に８０〜９０％として説明する。

図１１において、ステップ１３０においてバッテリランクを下げるべきとの判定結果が出たら、ステップ１３１に進み、クランキング時の平均ＳＯＣが閾値Ａ以下であるか否かを判断する。閾値Ａは、例えば、ステップ１００における閾値が８０％であれば、それよりも低く、例えば７０％に設定する。クランキング時平均ＳＯＣが７０％以下であれば、ステップ１３２に進み、７０％以上であれば、適正バッテリランクからの乖離の程度はそれ程大きい訳ではないと推定され、バッテリランクを1段階下げるべきとの判定がなされる。

ステップ１３２では、クランキング時の平均ＳＯＣが閾値Ｂ以下であるか否かが判断される。閾値Ｂは、閾値Ａよりも低く、例えば、６０％に設定する。ＳＯＣが、閾値Ｂよりも低ければ、相当にＳＯＣは低くいことを意味するので、バッテリランクを３段階下げるべきとの判定結果となる。一方、クランキング時の平均ＳＯＣが閾値Ｂよりも高いときは、ＳＯＣは閾値ＡとＢの間にあり、中間的な値であるから、バッテリランクは中間的な２段階下げるべきとの判定がなされる。

このように、ステップ１３０において、クランキング時平均ＳＯＣが閾値以下と判断され、ステップ１３０においてバッテリランクを下げるべきとの判定がなされた場合において、閾値をもっと詳細に設定して比較を行なうことにより、バッテリランクをどの程度下げるべきかを推測することができる。ここで、閾値の数値は、適切な値に変更可能であり、また平均ＳＯＣの値とバッテリランクの程度が線形の関係に無ければ、種々の補正を行い、適正なバッテリランクを精度よく推定できるように変更可能である。また、本実施例では、バッテリランクの変更幅を３段階に設定したが、この変更幅も所望の段階に任意に変更可能である。

次に、バッテリランクを上げるべきとステップ１５０において判定された場合について説明する。

ステップ１５１では、クランキング時平均ＳＯＣが閾値Ｃ以上であるか否かを判断する。閾値Ｃは、例えば９０％よりも高く、９３％として設定してもよい。クランキング時平均ＳＯＣが閾値Ｃ以下の場合には、過充電傾向が小さいので、バッテリランクは1段階だけ上げるとの判定がなされる。一方、クランキング時平均ＳＯＣが閾値Ｃ以上の場合は、ステップ１５２に進む。

ステップ１５２では、クランキング時平均ＳＯＣが閾値Ｄ以上であるか否かが判断される。閾値Ｄは、閾値Ｃよりも更に高く、例えば９６％に設定してよい。クランキング時平均ＳＯＣが閾値Ｄより高ければ、クランキング時平均ＳＯＣは相当に高いことを意味するので、バッテリランクの方も３段階上げるべきとの判定がなされる。一方、クランキング時平均ＳＯＣが閾値Ｄよりも低ければ、ＳＯＣは閾値Ｃと閾値Ｄとの中間にあることを意味するので、バッテリランクの方も中間的に２段階上げるべきとの判定がなされる。

このように、バッテリランクを上げる程度についても、上方の閾値を、ステップ１２０で行なった判断よりも更に詳細に設定することにより、提案出力できる。なお、閾値の数値設定は、試行錯誤の結果最適なものに設定してよく、またＳＯＣの値の変化幅がバッテリランクを上げるべき程度の幅と線形に対応していなければ、種々に補正変更を施して、最適な閾値や関数式を設定するようにしてもよい。バッテリランクの変更幅を任意に設定してよいことも、バッテリランクを下げる幅を定めるアルゴリズムで説明したのと同様である。

図１２は、車両の走行中における平均放電深度及び平均ＳＯＣに基づいて、適正なバッテリランクを判定する場合の、判定手段５１で実行されるアルゴリズムの一例である。実施例１の図４で説明したのと同様のステップについては、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。また、図４における説明と同様に、適正バッテリの平均放電深度は２０〜４０％、ＳＯＣは８０〜９０％として説明する。

ステップ２４１及びステップ２４２では、バッテリランクを下げるべきと判定された場合の、下げるべき程度を判定する。そのアルゴリズムは、図１１において、バッテリランクを下げる場合のステップ１３１及びステップ１３２における内容と同様である。データ対象がクランキング時平均ＳＯＣから走行中の平均ＳＯＣに変わっただけであり、閾値Ｅと閾値Ｆを設定し、それと走行中の平均ＳＯＣを比較して適正バッテリランクを推定してゆくというアルゴリズムの内容自体は同一であるので、その説明を省略する。

ステップ２６１及びステップ２６２では、バッテリランクを上げるべきとの判定がなされた場合のその上げる程度を判定するが、閾値Ｇ及び閾値Ｈを設定し、それを走行中の平均ＳＯＣと比較するという点で、その内容自体は図１１におけるステップ１５１及び１５２と同様であるから、その説明を省略する。

ステップ２８１では、平均放電深度が閾値Ｉ以上か否かが判断される。閾値Ｉは、ステップ２００における閾値の４０％よりも高く、例えば５０％に設定される。平均放電深度が閾値Ｉ以下のときは、バッテリランクを上げるべきだが、その程度は大きくなく、少し上げるだけでよいという判定がなされ、バッテリランクを１段階上げるべきとの判定がなされる。一方、平均放電深度が閾値Ｉよりも高い場合には、ステップ２８２に進む。

ステップ２８２では、平均放電深度が閾値Ｊ以上であるか否かが判断される。閾値Ｊは、閾値Ｉよりも高く、例えば６０％に設定される。平均放電深度が閾値Ｊよりも高い場合は、平均放電深度が相当に高いことを意味するので、これに対応させてバッテリランクも上げる方が望ましく、３段階上げるべきとの判定がなされる。一方、平均放電深度が閾値Ｊよりも低いときには、平均放電深度は閾値Ｉ以上Ｊ以下の中間的な範囲内にあるので、バッテリランクを２段階上げるべきとの判定がなされる。閾値の値は、適宜望ましい値に変更してよく、よりバッテリランクとの相関が高い値を用いるのが望ましいので、適切な補正式があれば、それらを用いてもよい。また、本実施例では適正バッテリランクの変更幅を３段階として説明したが、これも図１１で説明したのと同様に、任意に設定してよい。

なお、ステップ２６１及び２６２と、ステップ２８１及び２８２との判定間で、上げるべきバッテリランクが一致しなかった場合には、どちらを優先するのかを予め決めてもよいし、走行中の平均ＳＯＣと放電平均深度の双方を考慮し、総合的に判断できるような演算式を用いてもよい。

本実施例に係るバッテリ性能ランク診断装置により、走行中の平均ＳＯＣ及び平均放電深度に基づき、ユーザーの走行形態に対応した、最適なバッテリランクの使用を提案することができる。

その他、実施例１の図５に対応したエンジン停止時のＡＨＣの突入電流を対象とした場合の最適バッテリランクの提案、及び図６に対応するクランキング時の持ち出し電流と走行中の平均放電深度と平均ＳＯＣを対象とした総合判断を行なう場合の最適バッテリランクの提案も、図１１及び図１２で説明したのと同様にして行なうことができる。即ち、図５において、ステップ３３０の後に詳細に設定した閾値とトリップ終了時の平均ＳＯＣとの比較によりバッテリランクを下げる程度を提案し、ステップ３５０の後に詳細に設定した閾値とトリップ終了時の平均ＳＯＣとの比較によりバッテリランクを上げる程度を提案することができる。

また、図６においては、ステップ４１０の後に、バッテリランクをどの程度上げるべきかを判定するアルゴリズムが必要であるが、これは平均トリップ間隔をベースに閾値を設定するか、平均トリップ間隔とクランキング時の平均ＳＯＣとの関係から、バッテリランクの上げるべき程度の提案ができるようにして設定してよい。他のステップ２４０以降と、ステップ２６０以降と、ステップ２８０以降のアルゴリズムは、図１２で説明したのと同様な考え方で説明できる。

図１３は、出力手段７１の具体的構成の一例を示す。コンビネーションメータ上に、判定結果を出力するようにしてよい。実施例１の図７（ｂ）と異なるのは、バッテリ１０の最適ランクを出力する表示器７３が加えられた点である。表示器７３は、判定手段５１の判定結果を受け、最適バッテリの性能ランクを数字で表示する。表示器７３は、通常の数字表示用インジケータが用いられてよい。例えば、バッテリランクを上げるべきとの判定で、最適バッテリランクが１０５だった場合には、図１３に示すように、バッテリ１０を上げるべきとの表示をするＬＥＤ表示器７２と、数字表示器７３とを同時に点灯表示させれば、ユーザーはその状況を容易に知ることができる。

実施例２に係るバッテリ性能ランク診断装置により、使用しているバッテリ１０の適否だけでなく、最適なバッテリランクを提案することができるので、ユーザーは、最適なバッテリに変更することにより、バッテリの長寿命化、燃費の低減等をより効果的に精度よく実現することができる。

また、実施例２においても、バッテリ劣化検出装置を設け、バッテリ１０の劣化を検出したときには、これを表示した後で最適バッテリを表示するように構成することができる。これにより、バッテリ１０の寿命がきて、十分な充電状態を示す値のデータが揃った段階で、かつバッテリ１０の交換前に最適バッテリランクを出力してユーザーに知らせることになるので、最適なタイミングで最適なバッテリランクを知らせることができ、ユーザーの本装置の使い勝手を一層高めることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。例えば、ハイブリッドカーでは、今まで説明したエンジンの回転による発電機の他、回生ブレーキにより、モータを発電機として用い、双方組み合わせて使う形態もあるが、バッテリは必要なので、この場合にも本発明は好適に適用可能である。また、用いられるバッテリも、鉛バッテリではなく、ニッケル水素電池等の別の形式のバッテリが用いられる場合があるが、充電式電池であることに相違ないので、この場合も、本発明は好適に適用可能である。

実施例１に係るバッテリ性能ランク診断装置の機能ブロック図である。 バッテリ１０と接続されている他の機器との関係を示した図である。 クランキング時の電流から求めたＳＯＣからバッテリの性能ランクの適否を判定するアルゴリズムを示す図である。 走行中のＳＯＣからバッテリの性能ランクの適否を判定するアルゴリズムを示す図である。 ＡＨＣの突入電流から求めたＳＯＣからバッテリの性能ランクの適否の判定を行うアルゴリズムを示す図である。 クランキング電流に基づくＳＯＣと、車両走行中のＳＯＣとからバッテリの性能ランクの適否を判断する場合のアルゴリズムを示す図である。 出力手段７０の一例を示した図である。図７（ａ）は、使用バッテリ１０の性能ランクの適否のみを出力する表示手段である。図７（ｂ）は、使用バッテリ１０が適正でない場合には、どうすべきかの提案も表示するように構成した場合の表示手段の一例である。 実施例１に係るバッテリ性能ランク診断装置の変形例を示す機能ブロック図である。 バッテリ劣化の検出結果とバッテリの性能ランクの判定結果の双方を表示する出力手段である。 実施例２に係るバッテリ性能ランク診断装置の機能ブロック図である。 クランキング持ち出し電流に適用するアルゴリズムの一例を示した図である。 車両走行中の平均放電深度及び平均ＳＯＣに基づいて、適正なバッテリランクを判定するアルゴリズムの一例である。 出力手段７１の具体的構成の一例を示す。

符号の説明

１０ バッテリ
２０ 充電状態検出手段
２１ 電流センサ
２２ 電圧デンサ
２３ 温度センサ
３０ バッテリ劣化検出手段
３１ 出力制御手段
４０、６０、６１ 記憶手段
５０、５１ 判定手段
７０、７１ 出力手段
７２、７３ 表示器
８０ ＥＣＵ
９０ 負荷
１００ 発電機
１０１ エンジン

Claims (10)

1. 使用されているバッテリの性能ランクが適正か否かを診断するバッテリ性能ランク診断装置であって、
   バッテリの充電状態を示す値を検出する充電状態検出手段と、該充電状態検出手段により検出された前記充電状態を示す値を記憶する記憶手段と、該記憶手段により記憶された前記充電状態を示す値に基づいて前記バッテリの性能ランクが適正か否かを判定する判定手段と、該判定手段により判定された判定結果を出力する出力手段とを備えたことを特徴とするバッテリ性能ランク診断装置。
2. 前記判定手段は、発電機からの充電量と負荷への放電量の差分に基づいて、前記バッテリの性能ランクが適正か否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ性能ランク診断装置。
3. 前記判定手段は、暗電流に起因した前記充電状態を示す値の変化量に基づいて、前記バッテリの性能ランクが適正か否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ性能ランク診断装置。
4. 前記判定手段は、前記バッテリの性能ランクが適正でないと判定したときには、更に前記バッテリの性能ランクを上げるべきか下げるべきかを判定するものであることを特徴とする請求項１乃至３に記載のバッテリ性能ランク診断装置。
5. 前記判定手段は、前記バッテリの性能ランクが適正でないと判定したときには、更に前記バッテリにかかる負荷が適正か否かを判断することを特徴とする請求項１乃至４に記載のバッテリ性能ランク診断装置。
6. 前記バッテリ性能ランク診断装置は、所定のバッテリランクを記憶する記憶手段を更に備え、前記判定手段は、前記バッテリが前記記憶手段に記憶された前記所定のバッテリランクのうちどれにすべきかを判定するものであることを特徴とする請求項１乃至５に記載のバッテリ性能ランク診断装置。
7. 前記充電状態検出手段は、車両のエンジンの始動時、走行中又はエンジン停止時のいずれかの所定のタイミングで前記バッテリの充電状態を検出することを特徴とする請求項１乃至６に記載のバッテリ性能ランク診断装置。
8. 前記バッテリ性能ランク診断装置は、バッテリ劣化を検出するバッテリ劣化検出装置を更に備え、該バッテリ劣化検出装置によりバッテリ劣化が検出されたときには、バッテリ劣化検出結果を出力した後にバッテリの性能ランク診断の判定結果を出力することを特徴とする請求項１乃至７に記載のバッテリ性能ランク診断装置。
9. 使用しているバッテリの性能ランクが適正か否かを診断するバッテリ性能ランク診断プログラムであって、コンピュータを、
   検出したバッテリの充電状態を示す値を記憶する記憶手段、
   前記記憶手段に記憶されたバッテリの充電状態を示す値の平均値を算出し、適正充電状態を示す閾値と比較する手段、
   前記平均値が前記閾値より低いときには、前記記憶手段に記憶された充電状態を示す値から、前記バッテリの充電状態の変化が充電化傾向か放電化傾向かを判定し、これに基づいてバッテリの性能ランク又はバッテリ負荷のいずれが過大かを判定する手段、
   前記平均値が前記閾値より高いときには、前記平均値が高すぎるか否かを判定し、これに基づいてバッテリの性能ランクが過少か適正かを判定する手段、
   として機能させるためのバッテリ性能ランク診断プログラム。
10. 前記バッテリの充電状態の変化が充電化傾向か放電化傾向かの判定は、エンジン始動時、走行中又はエンジン停止時のいずれかの所定のタイミングで検出された前記バッテリの充電状態を示す値を、１回前の検出値と比較することにより行なうことを特徴とする請求項９に記載のバッテリ性能ランク診断プログラム。
    

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