JP4652891B2 - 車両に搭載された蓄電池の残存容量測定方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池の残存容量を測定する方法およびその装置に関する。
本発明は特に、蓄電池を搭載した車両において一時停車時に内燃機関を停止するアイドリングストップを行うかを処理などに適用して好適な、車両に搭載した蓄電池の残存容量を測定する方法およびその装置に関する。

環境汚染を低減および自動車の燃費の向上のため、自動車が交差点で信号待ちのために一時停車したとき、渋滞で停車しているときなど、内燃機関（エンジン）を停止するアイドリングストップ機能を有する自動車が知られている。
このようなアイドリングストップを行う場合、アイドリングストップ後に自動車を再起動できるだけ車載の蓄電池に残存容量があることが必要である。そこで、アイドリングストップする際、アイドリングストップ後に自動車を再起動できるだけの残存容量が蓄電池にあることを知る必要がある。

蓄電池の残存容量を測定する方法は種々試みられている。しかしながら、これまで、アイドリングストップの判断に適用する適切な車載の蓄電池の残存容量を検出する方法は知られていない。
以下、これまで知られている蓄電池の残存容量の測定方法について概観する。

一番簡単かつ確実な蓄電池の残存容量測定方法は、蓄電池を完全に放電させて容量を測定し、その容量から劣化状態を判定する方法である。しかしながら、この方法は実時間でアイドリングストップの判定に使用することはできない。しかも、この方法は放電するまでに長い時間がかかるので、測定時間が長くなるという問題がある。

次いで、蓄電池を放電させずに比較的短時間に蓄電池の残存容量の測定を行なう方法について述べる。

鉛蓄電池は、放電により水を生じ、充電により硫酸を生ずるので、放電すると硫酸水溶液の比重が小さくなり、充電で硫酸水溶液の比重が元に戻る。この現象を利用して、電解液の比重を指標として残存容量を推定する方法が知られている。しかしながら、鉛蓄電池に収容されている電解液の濃度分布が不均一になる場合がしばしばあるので、この方法では鉛蓄電池の残存容量を常に正確に推定することが出来ない。また、近年、電解液が極めて少ないシール型鉛蓄電池が採用されている。このようなシール型鉛蓄電池については電解液の比重の測定自体が困難なので、鉛蓄電池の残存容量を推定できない。

特許文献１は、（１）エンジンのスタートキーを回す際に生じているオルタネータの過渡的な電流値をオルタネータと車載の鉛蓄電池（バッテリ）との間に介在させた抵抗に流れる電流として計測し、さらにバッテリの端子電圧も計測し、これらの計測結果を演算増幅器で演算して走行直前のバッテリの初期残存容量を求めておき、（２）さらに走行中の充電量あるいは充放電量を求め、（３）初期残存容量と充放電量とを比較してバッテリの残存容量を算出する方法を開示している。
しかしながら、この方法は自動車の起動時という特定のタイミングにおける初期残存容量を基準としており、タイミングとして、そのままアイドリングストップに適用できない。しかも、電流測定のために抵抗を設けているので、電池容量を消費するという不利益がある。

特許文献２は、（１）最初にバッテリを自動車に搭載したときの新品のバッテリにおけるエンジン始動中の放電電荷量に対するバッテリの端子電圧降下分を実測し、（２）その後、エンジン停止と始動との間にバッテリ静特性が蘇るのに必要な時間を経過したこと、および、バッテリ残存容量が所定以上であることを条件として、自動車走行ごとに、エンジン始動中の放電電荷量に対するバッテリの端子電圧降下分を実測して、（３）上記初期の電圧降下分と走行後の電圧降下分を用いて演算してバッテリの寿命を予測する方法を開示している。
しかしながら、この方法も自動車の起動時という特定のタイミングにおけるバッテリの端子電圧の降下分を残存容量を検出するための基準としており、アイドリングストップの判定には向かない。加えて、この方法は上述した条件が課されているので、アイドリングストップの判断には適用できない。

特許文献３は、（１）スタータの起動時などの大電流放電中における互いに異なる値を示す複数時点のバッテリの放電電流と、各放電電流流出時のバッテリの端子電圧を検出し、（２）検出した電流と電圧値からバッテリの内部抵抗値と電力を算出し、（３）予め実験的に求めたバッテリの容量と内部抵抗と起電力の相関系を表す関数を用いて算出した内部抵抗と起電力からバッテリの残存容量を算出する方法を開示している。
しかしながら、この方法もスタータの起動時を条件としているから、アイドリングストップの判断には適切ではない。さらにこの方法の処理は複雑である。

特許文献４は鉛蓄電池の残存容量を検出するため、内部インピーダンスを用いる発明を開示している。すなわち、この発明においては、（１）鉛蓄電池の内部インピーダンスを測定し、（２）測定した鉛蓄電池の内部インピーダンスを、鉛蓄電池のインダクタンス成分Ｌ、電解液抵抗ＲΩ、電荷移動抵抗Ｒct、電気二重層容量Ｃｄ、ワールブルグ・インピーダンスＷ、ワールプルグ係数σからなる等価回路に当てはめて最適解を求め、（３）Ｌ、ＲΩ、Ｒct、Ｃｄ、Ｗ、σの少なくとも一つを初期の値と比較して、その相違から鉛蓄電池の寿命を判定する。
しかしながら、この発明を、走行に伴って発電機から鉛蓄電池に充電される車載の鉛蓄電池の残存容量に適用することはできない。その理由は、発電機から鉛蓄電池への影響、自動車に搭載された装備の負荷変動などの影響を受けて鉛蓄電池の内部インピーダンスの測定が困難になる。鉛蓄電池の内部インピーダンスが測定できなければ、初期値と比較できず、寿命も判定できない。さらにこの発明を実施すると、測定装置の構成が複雑で寸法も大きくなり、価格も高くなる。したがって、この発明を乗用車などの通常の自動車に適用するには課題がある。

蓄電池から放電または充電される電流値を常時測定し、その電流測定値を積算して蓄電池の残存容量を求める方法も知られている。以下、この方法を「電流積算法」と呼ぶ。
そのような電流積算法においては、電流値の測定誤差により積算値の誤差が次第に大きくなり、蓄電池の状態が正確に求めることができなくなる。そのため、「電流積算法」を改良した方法が、特許文献５及び特許文献６などに提案されている。

特許文献５に記載の発明は、電流積算方式と内部抵抗検出方式を併用してデータ処理して、電気自動車用鉛蓄電池の残存容量を測定する。すなわち、（１）まず、電流積算法で電気自動車に搭載された鉛蓄電池の残存容量を算出し、（２）さらに、電気自動車用鉛蓄電池の満充電完了時および自動車の走行中の一時停止時に鉛蓄電池の内部インピーダンスを測定し、（３）内部インピーダンスから導出する放電率によって電流積算法で求めた蓄電池の残存容量の値を補正する。
この方法は自動車用蓄電池の残存容量の検査法として有用であり、鉛蓄電池の残存容量を正確に知る必要がある電気自動車においては重要な技術である。
しかしながら、この発明は、電流積算法による測定に加えて、内部インピーダンスによる測定も実施する必要があり、この方法を実現する測定装置を製造した場合、装置価格が高くなる。特に、この発明は上述した内部インピーダンスを測定することが困難な事態があることから、内燃機関を搭載した自動車のアイドリングストップに適用できない。

特許文献６に開示された発明は、まず、電流積算法で蓄電池の残存容量を算出しておき、その残存容量を補正する技術である。その補正残存容量の算出は、予め特定の放電電流値での定電流放電における端子電圧と残存容量のデータテーブルを準備し、自動車走行中に前記特定の放電電流値が一定時間継続したことを検知し、その時の蓄電池の端子電圧を測定し、測定した端子電圧を前記データテーブルに参照して補正のための蓄電池の残存容量を求める。
そして、算出した補正用残存容量で、事前に求めた電流積算法の残存容量を補正する。
この発明は、電気自動車などのような電動車両に搭載された蓄電池（バッテリ）の残存容量を測定するに適した技術である。その理由は、電気自動車においては、その車両が常用する走行速度での放電電流値を、上記の特定の放電電流値とすることにより蓄電池の残存容量を求める機会が多いからである。
しかしながら、この発明は、内燃機関で動作する自動車（通常の自動車）に搭載した蓄電池の残存容量に適さない。その理由は、通常の自動車においては、自動車走行中に、頻繁に、一定時間継続するような特定の電流値が出現する機会が少ないので、蓄電池の残存容量を求める機会が極めて少なく補正すべき残存容量を求めることができないからである。

特許文献６に開示された発明の上記問題を解決する方法としては、たとえば、端子電圧と残存容量のデータテーブルを複数個用意し、複数の電流値で残存容量の判定を行うことも考えられる。
しかしながら、そのような方法を実施するためには、複数個のデータテーブルを用意する必要があり、処理が複雑になる。正確な残存容量の測定のためには、温度と劣化状態により該蓄電池の端子電圧と残存容量の関係が変化する場合、それに応じてさらに多くのデータテーブルを用意することが必要になるので、多量のデータを記憶させ、処理させるには複雑な装置が必要になると推察される。また、そのような多量のデータを作成する作業も厄介である。蓄電池の劣化状態の判断も難しい。
特開昭５３−１２７６４６号公報 特開昭６３−２７７７６号公報 特開平１−３９０６８号公報 特許第２５３６２５７号公報（特開平４−９５７８８号公報） 特許第２７９１７５１号公報（特開平８−１９１０３号公報） 特開平９−１７１０６５号公報

以上種々の従来技術について考察したが、それらの技術は、特に、内燃機関を搭載した自動車のアイドリングストップに適用するには、課題があり、そのままでは、適用できない。

本発明の他の目的は、車両のアイドリングストップ処理などに適用して好適な、車両に搭載した蓄電池の残存容量を測定する方法およびその装置を提供することにある。

本発明の第１の観点によれば、予め、複数の放電容量における放電電流と蓄電池の端子電圧との関係を、放電電流を変数として端子電圧を求める、前記複数の放電容量に対応した複数の近似式を求める工程と、車両の動作中、車載の蓄電池の実際の放電電流と、前記蓄電池の実際の端子電圧とを連続的に測定する測定工程と、 測定した放電電流を前記求めた複数の近似式に代入して複数の端子電圧の推定値を算出する推定端子電圧算出工程と、 前記蓄電池の実測した端子電圧を前記算出した複数の推定端子電圧と比較して、どの範囲の推定端子電圧にあるかを判定する判定工程と、 前記複数の放電容量のうち、その範囲にある推定端子電圧に対応する放電容量を決定してその放電容量を前記蓄電池の残存容量と決定する残存容量決定工程とを有し、
前記近似式を求める工程において、（１）満充電時の電池容量が前記複数の放電容量のいずれより大きな蓄電池について、所定の端子電圧に降下するまで、それぞれ一定の複数の第１の放電電流で放電を継続してその時の前記蓄電池の端子電圧および放電経過時間を測定する第１の測定工程と、（２）前記それぞれ一定の放電電流値と放電時間経過との積である放電容量に対する、前記放電経過時間ごとに測定した前記端子電圧との関係を示す第１の特性を、前記複数の放電電流について求める、第１の特性算出工程と、（３）前記所定の端子電圧まで降下した前記蓄電池について、前記所定の端子電圧に降下するまで、前記複数の放電電流より低い一定の第２の放電電流で放電を継続してその時の前記蓄電池の端子電圧と放電経過時間を測定する第２の測定工程と、（４）前記複数の放電容量Ａにそれぞれについて、前記第１の測定工程におけるそれぞれ一定の複数の第１の放電電流Ｉｄ１とそのときの放電経過時間Ｔ１との積として規定される第１の放電容量と、前記第２の測定工程における一定の第２の放電電流Ｉｄ２とそのときの放電経過時間Ｔ２との積として規定される第２の放電容量と、前記放電容量Ａについて、下記の演算による第３の放電容量を演算し、
（Ｉｄ１×Ｔ１）＋（Ｉｄ２×Ｔ２）−Ａ
（５）演算した前記第３の放電容量を前記第１の特性算出工程において求めた、放電容量・端子電圧特性に当てはめて該当する端子電圧を算出して、各放電容量について、放電電流と端子電圧との関係を示す第２の特性を求める第２の特性算出工程と、（６）前記第２の特性の結果を近似式に表す近似工程とを有する、
蓄電池の残存容量の測定方法が提供される。

好ましくは、前記近似式を求める工程において、各放電容量について、前記放電電流と端子電圧との関係を一次式で近似する。

本発明の第２の観点によれば、予め、複数の放電容量における放電電流と蓄電池の端子電圧との関係を、放電電流を変数として端子電圧を求める、前記複数の放電容量に対応した複数の近似式を求める手段と、前記蓄電池の放電電流を測定する電流計と、前記蓄電池の端子電圧とを測定する電圧計と、前記電流計で測定した放電電流を前記求めた複数の近似式に代入して複数の端子電圧の推定値を算出する推定端子電圧算出手段と、前記電圧計で測定した蓄電池の端子電圧を前記算出した複数の推定端子電圧と比較して、どの範囲の推定端子電圧にあるかを判定する判定手段と、前記複数の放電容量のうち、その範囲にある推定端子電圧に対応する放電容量を決定して、その放電容量を前記蓄電池の残存容量と決定する残存容量決定手段とを有し、
前記近似式を求める手段は、
（１）満充電時の電池容量が前記複数の放電容量のいずれより大きな蓄電池について、所定の端子電圧に降下するまで、それぞれ一定の複数の第１の放電電流で放電を継続してその時の前記蓄電池の端子電圧および放電経過時間を測定し、
（２）前記それぞれ一定の放電電流値と放電時間経過との積である放電容量に対する、前記放電経過時間ごとに測定した前記端子電圧との関係を示す第１の特性を、前記複数の放電電流について求め、
（３）前記所定の端子電圧まで降下した前記蓄電池について、前記所定の端子電圧に降下するまで、前記複数の放電電流より低い一定の第２の放電電流で放電を継続してその時の前記蓄電池の端子電圧と放電経過時間を測定し、
（４）前記複数の放電容量Ａにそれぞれについて、それぞれ一定の複数の第１の放電電流Ｉｄ１とそのときの放電経過時間Ｔ１との積として規定される第１の放電容量と、一定の第２の放電電流Ｉｄ２とそのときの放電経過時間Ｔ２との積として規定される第２の放電容量と、前記放電容量Ａについて、下記の演算による第３の放電容量を演算し、
（Ｉｄ１×Ｔ１）＋（Ｉｄ２×Ｔ２）−Ａ
（５）演算した前記第３の放電容量を前記求めた放電容量・端子電圧特性に当てはめて該当する端子電圧を算出して、各放電容量について放電電流と端子電圧との関係を示す第２の特性を求め、
（６）前記第２の特性の結果を近似式に表す、
蓄電池の残存容量の測定装置が提供される。
好ましくは、前記蓄電池は鉛蓄電池であり、前記近似式を求める手段において、各放電容量について、前記放電電流と端子電圧との関係を一次式で近似し、一次式で近似した傾きデータと切片データを記憶手段に記憶させる。

本発明によれば、蓄電池の残存容量の概要を簡単な方法で算出できる。この蓄電池の残存容量を算出する方法は簡単であるから、その鉛蓄電池の残存容量の測定装置は低価格、かつ小型に製造でき、取り扱いも簡単である。

本発明の第１の実施の形態として、自動車走行中に、渋滞または交差点などで一時停車中に内燃機関（エンジン）を停止する、いわゆるアイドリングストップ機能を有する自動車に搭載された蓄電池の残存容量を測定して、アイドリングストップの処理を行う車両のアイドリングストップ処理方法と装置について述べる。

図１は本実施の形態の、車両のアイドリングストップ処理装置の構成図である。
本実施の形態の車両のアイドリングストップ処理装置２０は、メモリ手段２１と、蓄電池の残存容量の測定手段２２と、アイドリングストップ判定手段２３と、アイドリングストップ処理手段２４と、再始動手段２５とを有する。

メモリ手段２１には、下記に述べる水準データが記憶されている。
蓄電池の残存容量の測定手段２２は、図３を参照して詳述する蓄電池の残存容量を検出する手段である。
アイドリングストップ判定手段２３は、蓄電池の残存容量の測定手段２２で検出した蓄電池の残存容量がアイドリングストップ可能な水準にあるか否かを判定する手段である。
アイドリングストップ処理手段２４は、アイドリングストップ判定手段２３でアイドリングストップ可能であると判断したとき、エンジンを停止してアイドリングストップ状態にする手段である。
再始動手段２５は、アイドリングストップ終了後、エンジンを再始動して自動車を走行させる手段である。

メモリ手段２１、アイドリングストップ判定手段２３、アイドリングストップ処理手段２４、再始動手段２５は、たとえば、自動車の制御を行う制御用コンピュータ内に一体的に構成できる。

残存容量の判定水準
メモリ手段２１に記憶する本発明の残存容量の判定基準について述べる。本願発明者は、残存容量をを判定する実用的な方法および装置を製作するに際して、下記の判定基準を策定した。
すなわち、本発明は、アイドリングストップ機能を有する自動車の鉛蓄電池の残存容量を測定するという限定のもとで、図２に図解したように、鉛蓄電池の残存容量の判定水準を規定し、これらの水準と該当する電池容量を後述する車両のアイドリングストップ処理装置のメモリに記憶し、蓄電池の残存容量の判断に使用する。

（１）第１水準：アイドリングストップ後、自動車の再始動に必要な電池容量（２）第２水準：アイドリングストップ後、自動車の再始動に必要な電池容量と、特定時間アイドリングストップした際に必要とされる消費電池容量を加えた電池容量
（３）第３水準：第２水準の電池容量に第１の所定の電池容量を加算した電池容量
（４）第４水準：第３水準の電池容量に第２の所定の電池容量を加算した電池容量
（５）第５水準：第４水準の電池容量に第３の所定の電池容量を加算した電池容量

第１水準の意味と規定した理由について述べる。アイドリングストップ時、一時停止中にエンジンを停止するので、一時停止から再び走行を開始する際にエンジンのスタータなどを再始動する必要がある。第１水準は再起動の際に必要な電池容量が蓄電池に残存していることを判断する値である。

第２水準の意味と規定した理由について述べる。エンジンを停止する直前にエンジンを停止することの判断を行なう際、エンジン停止後に再び走行を開始する際の電池容量（第１水準）と、エンジンを停止してからスタータなどを再始動してエンジンを再び始動するまでの間に、自動車の装備を稼働させるために必要な電池容量を加えた電池容量が蓄電池に残存している必要がある。
エンジンを停止してからエンジンを再始動するまでの間に、自動車の装備を稼働するために必要な電池容量を求めるためには、エンジンを停止してからエンジンを再始動するまでの時間、即ち、アイドリングストップ時間を規定する必要がある。さらに、アイドリングストップ中に稼働される自動車装備で消費する電力量を知る必要がある。
しかしながら、アイドリングストップ前に、アイドリングストップ時間およびその期間の電力消費量を求めることは困難である。
そこで、本発明の実施の形態においては、標準的なアイドリングストップ時間と、その間に消費する電池容量を推定しておく。これらはメモリ手段２１に記憶しておく。

アイドリングストップ判定手段２３は、蓄電池の残存容量がどの水準にあるかを監視しているが、実際のアイドリングストップ時間が上記推定した標準アイドリングストップ時間を越えた場合、および／または、アイドリングストップ期間に消費した電池容量が上記推定した標準的な電池容量を越えた場合、エンジン再始動に必要な電池容量が不足して、エンジンを再起動できない可能性が起こる。

そこで、アイドリングストップ時間が上記特定される時間を越える前、および／または、アイドリングストップ期間に消費した電池容量が標準的な消費電池容量を越える前に、蓄電池の残存容量の減少を抑える、または、蓄電池の電池容量を増加させる方法を適用することが望ましい。
そのため、アイドリングストップ処理手段２４は、たとえば、標準的なアイドリングストップ時間が経過した直後、または、アイドリングストップ期間に消費電力が標準的な電池容量を超過した直後に、エンジンを再始動して発電機を動作して蓄電池に充電する、あるいは、アイドリングストップ期間中に稼働中の装備の一部を停止する。

アイドリングストップ処理手段２４が動作してアイドリングストップする際は、最低限、第２水準の電池容量が鉛蓄電池に残存容量として存在していなければならない。しかしながら、第２水準だけでは十分ではない。そこで、さらに付加的な水準を設けることが望ましい。付加的な水準について下記に述べる。

上述した水準を判断するための鉛蓄電池の残存容量の測定方法としては、下記に述べる本発明の好適な実施の形態の他、従来技術として述べた方法を適用することができる。しかしながら、内部インピーダンスを用いて残存容量を算出する方法においては、上述したように、エンジンが動作して発電機が稼働している際には、蓄電池の内部インピーダンスの測定が困難なので、蓄電池の残存容量の判定できない。そのような方法について、第１、第２の判定水準しかない場合、蓄電池の残存容量の判定のための測定を行なうことができない状態が長期間継続すると、蓄電池の残存容量の水準の判定が不正確になる。

例えば、ある情況のとき残存容量が第２水準にあると判定した蓄電池を搭載した自動車がその後、交通渋滞などの情況で空調機または暖房機を使用しながら低速走行したために蓄電池からの放電状態が長く続き、その後アイドリングストップした時、その時の蓄電池の残存容量が、第２水準にあるかまたは第２水準を下回っているかの判定が困難になり、アイドリングストップの判断が困難になる。そこで、第２水準より大きな残存容量を判断するための付加的な水準を最低１、好ましくは、１〜３水準持つことが望ましい。これらの水準はメモリ手段２１に記憶される。

第２水準より大きな残存容量を第３水準として設定した場合、第３水準にあると判定された蓄電池を搭載した自動車が、上述した状態で走行して蓄電池からの放電状態が長く続き、その後、アイドリングストップした時、第２水準と第３の水準の差の残存容量と、走行中の放電量の推定値を比較すると第２水準にあるか否かの判断が、アイドリングストップ判定手段２３において、可能となる。

さらに残存容量不足を回避するための安全を考慮すると、第４水準を設けることが望ましい。
付加的な水準はこのように複数設定できるが、このような付加的な水準を多く設定すると残存容量測定装置が複雑になり、価格も高くなる。さらに、ドライバなど利用者にとって蓄電池の残存容量の認識が複雑になる。
そのような観点からは、実用的には、付加的な水準は、１〜３程度が好ましい。したがって、合計の水準は３〜５程度である。

これら水準の値の決定は、蓄電池の容量、スタータの起動電力、車載の装備の消費電力などを考慮して決定する。
水準の決定例を、実施例として、詳細を後述する。

本実施の形態の車両のアイドリングストップ処理装置２０においては、従来行われてきたような、蓄電池の残存容量の絶対値または蓄電池の残存容量の満充電時の容量との比率を求めることはせず、上述したように、残存容量に複数の水準を設けておき、残存容量を測定対象の蓄電池の残存容量がどの水準にあるかを判定する。
残存容量の絶対値または残存容量の満充電時の容量との比率を求める従来の方法と比較すると、本発明の実施の形態の車両のアイドリングストップ処理装置２０において、３〜５段階の水準のどの水準にあるかを判定するだけなので、装置の簡略化が可能で、コストを抑えることができ、装置の外形を小さくでき、実用上の効果が極めて高いものになる。

蓄電池の残存容量の測定手段２２
アイドリングストップ処理手段２４においてアイドリングストップを実施するに際して、第２水準以上の残存容量が車載の鉛蓄電池にあるか否かを決定するため、蓄電池の残存容量の測定手段２２により、蓄電池の残存容量を知る必要がある。
そのような蓄電池の残存容量の測定手段２２としては、特開昭５３−１２７６４６号公報、特開昭６３−２７７７６号公報、特開平１−３９０６８号公報、特許第２５３６２５７号公報（特開平４−９５７８８号公報）、特許第２７９１７５１号公報（特開平８−１９１０３号公報）、特開平９−１７１０６５号公報などに記載された、従来技術として述べた方法を適用することもできる。
しかしながら、本実施の形態による好適な蓄電池の残存容量の測定手段２２として、図３を参照して本実施の形態による好適な方法と装置について述べる。

図３は本発明の蓄電池の残存容量の測定手段２２としての第１実施の形態としての車載の鉛蓄電池の残存容量を測定装置の構成図である。
図３に図解した鉛蓄電池の残存容量測定装置は、スタータ１と、発電機２と、鉛蓄電池３と、空調機、暖房機、照明器具、運行案内装置、音楽装置、ラジオなどの電気装備４とを有する自動車に、電流計６と、電圧計７と、電流計６と電圧計７との計測値を用いて演算処理する演算処理装置８と、液晶表示器などの結果を表示する表示器９を有する。
図３には、自動車の種々の制御を行う制御用コンピュータ１０も図解されている。この制御用コンピュータ１０として、図１に図解した車両のアイドリングストップ処理装置２０のメモリ手段２１、アイドリングストップ判定手段２３、アイドリングストップ処理手段２４、再始動手段２５を組み込むこともできる。

なお、鉛蓄電池３の残存容量の算出と、水準の判断のため、電流計６、電圧計７、演算処理装置８および制御用コンピュータ１０などは、常時、鉛蓄電池３から電力が供給され、動作可能になっている必要がある。したがって、第２水準に必要な電池容量としては、上述した電気装備４で消費する電力に加えて、これら電流計６、電圧計７、演算処理装置８および制御用コンピュータ１０で消費する電力も考慮する必要がある。
一般に、電流計６、電圧計７、演算処理装置８および制御用コンピュータ１０で消費する電池容量は、電気装備４などで消費する電池容量より少ない。
なお、本実施の形態においては、便宜的に、第２水準の電池容量として、考察した、電気装備４の電池容量に、電流計６、電圧計７、演算処理装置８および制御用コンピュータ１０で消費する電池容量を含めたものとする。

電流計６は鉛蓄電池３の充放電電流を計測する。
電圧計７は鉛蓄電池３の端子電圧を測定する。
電流計６も、電圧計７も周知の計測計を用いることができる。

演算処理装置８は、鉛蓄電池３の残存容量を算出し、その結果に基づいて、図２に図解した水準を決定し、制御用コンピュータ１０と協動してアイドリングストップの判定を行う。
演算処理装置８には、本実施の形態の鉛蓄電池の残存容量の測定方法に関係する自動車の動作（停止も含む）、運行に関する情報が、自動車の制御用コンピュータ１０から伝達される。したがって、演算処理装置８は下記に述べる鉛蓄電池３の残存容量の算出、および、上述した水準の判定に必要な情報は保持されているものとする。
なお、演算処理装置８と制御用コンピュータ１０とは一体構成にすることもできるが、本実施の形態においては、それぞれ、演算処理装置８と制御用コンピュータ１０とが独立している場合について述べる。

演算処理装置８はたとえば、メモリと、マイクロコンピュータなどのコンピュータと、電流計６および電圧計７の計測信号を入力するためのＡ／Ｄ変換器などを有する。下記に述べる演算処理は、コンピュータで行う。また、下記に述べる鉛蓄電池３の残存容量を算出するためのデータはメモリに記憶される。

表示器９は本実施の形態において付加したものではなく、自動車にすでに搭載されている表示器と併用することが望ましい。すなわち、下記に述べる表示器９の表示出力は、自動車のパネル部分に、たとえば、スピード表示、故障表示などを行う既存の表示器の一部に、蓄電池の残存容量表示モードとして表示される場合である。

図４を参照して、図３に図解した鉛蓄電池の残存容量の測定装置の処理を述べる。図４は図３に図解した鉛蓄電池の残存容量の測定装置の動作を示すフローチャートである。

ステップ１：事前準備処理、残存容量算出のためのデータ準備
自動車の設計者は、事前に、第１〜第３水準、あるいは、第１〜第４水準、または、第１〜５水準ごとに、それぞれの水準の電池容量に対応する、鉛蓄電池３の放電電流値と、鉛蓄電池３の端子電圧値を関係づけたデータを求めておき、メモリにテーブルとして記憶しておく。
このように、本実施の形態においては、上記複数の水準の電池容量に対応する特定の残存容量を示す、鉛蓄電池３の放電電流値と鉛蓄電池３の端子電圧との関係をデータとして準備し、そのデータを演算処理装置８内のメモリにデータテーブルとして記憶する。すなわち、本実施の形態は、定電流放電時の放電電流値と端子電圧の関係を用いることを特徴としている。

そのような放電電流と端子電圧との関係を求める方法の概要を図５を参照して述べる。なお、具体例については、実施例として後述する。

ステップ２１：第１の測定工程
満充電時の電池容量が複数の水準で規定する放電容量のいずれより大きな電池容量を有する蓄電池について、所定の端子電圧に降下するまで、それぞれ一定の複数の第１の放電電流で放電を継続してその時の前記蓄電池の端子電圧および放電経過時間を測定する。
一定の第１の放電電流の値としては、それぞれの水準の電池容量において放電されたと仮定した値である。
所定の端子電圧とは、放電しても鉛蓄電池３が正常に動作可能な端子電圧である。

ステップ２２：第１の特性算出工程
前記それぞれ一定の放電電流値と放電時間経過との積である放電容量に対する前記放電経過時間ごとに測定した前記端子電圧との関係を示す第１の特性を、前記複数の放電電流について求める。
そのような特性としては、たとえば、図６に図解したグラフとして示すことができる。

ステップ２３：第２の測定工程
前記所定の端子電圧まで降下した前記蓄電池について、前記所定の端子電圧に降下するまで、前記複数の放電電流より低い一定の第２の放電電流で放電を継続してその時の前記蓄電池の端子電圧と放電経過時間を測定する。

ステップ２４：第２の特性算出工程
前記複数の放電容量Ａにそれぞれについて、第１の測定工程におけるそれぞれ一定の複数の第１の放電電流Ｉｄ１とそのときの放電経過時間Ｔ１との積として規定される第１の放電容量と、第２の測定工程における一定の第２の放電電流Ｉｄ２とそのときの放電経過時間Ｔ２との積として規定される第２の放電容量と、前記放電容量Ａについて、下記の演算による第３の放電容量を演算する。

（Ｉｄ１×Ｔ１）＋（Ｉｄ２×Ｔ２）−Ａ

さらに、演算した第３の放電容量を前記第１の特性算出工程において求めた、放電容量・端子電圧特性に当てはめて該当する端子電圧を算出して、各放電容量について放電電流と端子電圧との関係を示す第２の特性を求める。

ステップ２５：近似工程
第２の特性の結果を近似式に表す。

本願発明者の実験によれば、蓄電池として鉛蓄電池３を用いた場合、放電電流値と端子電圧との関係は、一次式で近似できることが判った。したがって、メモリに記憶するデータは、傾きデータと切片データでよい。このような、傾きデータと切片データとの組を、上記水準を規定する電池容量に対応する鉛蓄電池３の放電容量について、複数組、準備して、メモリに記憶しておく。
このように、特定の残存容量を示す、鉛蓄電池３の放電電流値と端子電圧の関係は、一次式で近似できることが判った。一次式で近似できることは、メモリに記憶するべきデータ数が非常に少なくてすむし、その後の演算処理を簡単になる。その結果、演算処理装置８の製造が容易になり、低価格で製造できるという利点がある。
そのような観点からも、本実施の形態の鉛蓄電池の残存容量の測定装置と車両のアイドリングストップ処理装置２０の蓄電池の残存容量の測定手段２２として好ましい。

ステップ２：計測
電流計６で鉛蓄電池３の充放電電流を計測し、同様に、電圧計７で鉛蓄電池３の端子電圧を計測する。この計測処理は演算処理装置８の動作に関係なく、連続的に行われる。電流計６で計測した放電電流、および、電圧計７で検出した鉛蓄電池３の端子電圧は連続的なアナログ信号、たとえば、電圧信号として出力される。

ステップ３：端子電圧の推定
演算処理装置８のコンピュータは、Ａ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換された電流計６の電流計測値および電圧計７の電圧計測値を所定のサンプリング周期で入力する。
演算処理装置８は入力した電流計６の計測値ｍを、メモリに記憶されている、各水準の放電容量ごとの、傾きデータａと、切片データｂとを用いて、（ｍ×ａ）＋ｂを演算して、鉛蓄電池３の端子電圧を推定する。この推定端子電圧を各放電容量について計算する。

ステップ４：放電容量の推定
演算処理装置６は、電圧計７で計測した端子電圧を、上記推定した複数の端子電圧と比較して、計測した端子電圧が推定した端子電圧のどれに近似しているか、どの端子電圧に近いかを判断する。
そして、演算処理装置８は、最も近似する推定端子電圧に対応する放電容量が、鉛蓄電池３の残存容量として推定する。図６に例示した特性から、その時の鉛蓄電池３の残存容量が推定できる。
このようにして推定した鉛蓄電池３の残存容量は、上述した水準を規定した電池容量に対応している。
したがって、演算処理装置８で算出した残存容量は図１に図解した車両のアイドリングストップ処理装置２０のアイドリングストップ判定手段２３において容易に判定に利用できる。

蓄電池の放電電流値は、蓄電池の寿命、季節、時刻、天候、運転者、走行状態によって、多様な値をとる。
そのため、本発明の実施の形態のように、広範囲な電流値において蓄電池の残存容量の判定ができることは、実用上、極めて有用である。

第１実施例
以下、上記車両のアイドリングストップ処理装置２０および鉛蓄電池の残存容量の測定装置の第１実施例を述べる。
本発明の実施の形態の車両のアイドリングストップ処理装置２０および鉛蓄電池の残存容量の測定装置の第１実施例として、アイドリングストップ機能を有し、かつ、バッテリーとして鉛蓄電池を有する自動車において、図３に示した鉛蓄電池の残存容量の測定装置を用いて、各種温度条件で、エンジン始動に必要な鉛蓄電池の容量を試験した。

第１水準の決定
鉛蓄電池３として、満充電時の容量が２０Ａｈのものを用いた。
実測の結果、スタータ１を起動してエンジン始動に必要な鉛蓄電池の容量は余裕をみて、８Ａｈであった。したがって、この８Ａｈを第１水準とした。
第１水準の電池容量は、満充電時の電池容量の、４０％であった。

第２水準の決定
アイドリングストップを行なう標準時間を３分間と仮定し、アイドリングストップ期間、鉛蓄電池３から車載の電気装備４に最高３０Ａの電流が流れると仮定した。したがって、アイドリングストップ時の電気装備４で消費する電池容量の標準値は、１．５Ａｈとなる。
第１水準の電池容量が８Ａｈであり、アイドリングストップ期間の電気装備４の消費電力が１．５Ａｈであるから、合計９．５Ａｈであるが、余裕をみて、第２水準の電池容量を１０Ａｈとした。

第３、４水準の決定
第２水準の１０Ａｈと、満充電時の電池容量２０Ａｈとの間に、第３水準の電池容量として１３Ａｈ、第４水準の電池容量として１８Ａｈを設定した。
本実験例では、付加的な水準は第３および第４の水準だけにした。

図６の特性データの採取
満充電時の電気容量が２０Ａｈの鉛蓄電池を試料（サンプル）とし、公知の方法によって放電を行ない、その際の供試蓄電池の端子間電圧を実測した。
定電流放電は、供試鉛蓄電池に対して、５Ａ、１０Ａ、２０Ａ、３０Ａで行った。このような定電流放電値は、鉛蓄電池から車載の電気設備に最高３０Ａが流れることから、０Ａ〜３０Ａの間で適当な値として仮定したものである。
図６は上記実験で求められた、供試鉛蓄電池の放電電流値に対する端子電圧の関係を示したグラフである。
図６の横軸は鉛蓄電池の放電容量Ｄを示し、縦軸に鉛蓄電池の端子電圧を示す。
図６に図解のように、定電流で放電した場合、その電流値の相違により、そのときの端子電圧の垂下特性が異なる。

図７の特性データの採取
鉛蓄電池に対し、その端子電圧が１０．５Ｖに低下するまで定電流放電を継続し、定電流放電を行った時間Ｔ１を測定した。時間Ｔ１とそれぞれの定電流放電の電流値を乗じて第１の放電容量Ｄ１を求めた。
１２Ｖの鉛蓄電池は、１セル当たり約２Ｖの電池を６セル直列に接続し構成されている。１セルの電池が１．７５Ｖ以下になるまで放電させた場合、過放電の為に電池自身にダメージを与えることとなる。従って、１．７５Ｖの６倍である１０．５Ｖを、放電における下限電圧とした。

次いで、それぞれの定電流放電によって、端子電圧が１０．５Ｖに達した鉛蓄電池は、引き続き、上述した定電流放電より低い電流、たとえば、４Ａで定電流放電を行なった。
４Ａでの定電流放電放電を開始すると、一時的に鉛蓄電池の端子電圧が上昇したが、再び、端子電圧が１０．５Ｖに低下するまで放電を継続した。この４Ａで定電流放電していた時間Ｔ２を測定した。
この時間Ｔ２と放電電流値＝４Ａを乗じて第２の放電容量Ｄ２を求めた。

第１の放電容量Ｄ１と、第２の放電容量Ｄ２との値は、それぞれ、定電流放電の電流値によって異なる値となった。

定電流放電値５Ａ、１０Ａ、２０Ａ、３０Ａのそれぞれの実験結果について、下記の演算を行った。

Ｄ１＋Ｄ２−８＝Ｄ３₈

記号Ｄ３₈ は、第１水準の電池容量８Ａｈに対する第３の放電容量Ｄ３を意味する。
図６により、演算した放電容量Ｄ３₈ に相当する端子電圧Ｖｄ₈ を読みとった。ここで読みとった定電流放電の電流値と電圧Ｖｄ₈ をプロットして、図７（Ａ）の特性を得た。

第２水準の電池容量１０Ａｈについての第３の放電容量Ｄ３₁₀については上記、下記の演算を行って求める。

Ｄ１＋Ｄ２−１０＝Ｄ３₁₀

図６により、演算した放電容量Ｄ３₁₀に相当する端子電圧Ｖｄ₁₀を読みとった。ここで読みとった定電流放電の電流値と電圧Ｖｄ₁₀をプロットして、図７（Ｂ）の特性を得た。

以下、同様にして、放電容量Ｄ３₂₀に相当する端子電圧Ｖｄ₂₀を読み取り、その結果をプロットして図７（Ｃ）の特性を求め、放電容量Ｄ３₃₀に相当する端子電圧Ｖｄ₃₀を読み取り、その結果をプロットして図７（Ｄ）の特性を求めた。

図７（Ａ）は、供試鉛蓄電池の残存容量が第１水準の電池容量である８Ａｈの放電電流値と鉛蓄電池の端子電圧との関係を示す特性曲線Ｌ１を図解したグラフである。
図７（Ｂ）は、供試鉛蓄電池の残存容量が第２水準の電池容量である１０Ａｈの放電電流値と鉛蓄電池の端子電圧との関係を示す特性曲線Ｌ２を図解したグラフである。
図７（Ｃ）は、供試鉛蓄電池の残存容量が第３水準の電池容量である１３Ａｈの放電電流値と鉛蓄電池の端子電圧との関係を示す特性曲線Ｌ３を図解したグラフである。
図７（Ｄ）は、供試鉛蓄電池の残存容量が第４水準の電池容量である１８Ａｈの放電電流値と鉛蓄電池の端子電圧との関係を示す特性曲線Ｌ４を図解したグラフである。

図７（Ａ）〜（Ｄ）に示して特性曲線は、プロットした放電電流値と端子電圧との関係を最小二乗法による近似した結果であり、それぞれがほぼ直線として表すことが出来る。
図７（Ａ）に図解した供試鉛蓄電池の残存容量が８Ａｈの時の放電電流値と端子電圧の関係を示す曲線Ｌ１は、傾きがａ１、縦軸の切片がｂ１で示され、横軸の放電電流をｘとすれば、下記式で表すことが出来る直線である。

Ｌ１＝ａ１・ｘ＋ｂ１ ・・・（１）

図７（Ｂ）〜（Ｄ）の曲線も上記同様、直線を示す下記式で表すことができる。

Ｌ２＝ａ２・ｘ＋ｂ２ ・・・（２）
Ｌ３＝ａ３・ｘ＋ｂ３ ・・・（３）
Ｌ４＝ａ３・ｘ＋ｂ４ ・・・（４）

このようにして求めた、放電電流と端子電圧との関係を電池容量として整理して、図３に図解した演算処理装置８のメモリにテーブルの形式で記憶させた。実際は、傾き、たとえば、ａ１と、切片の値、たとえば、ｂ１と対にしてメモリに記憶させた。このように、メモリに記憶させるデータは、上述したパラメータだけなので、メモリの使用量は非常に少ない。
このように、残存容量は基本的に、放電電流と端子電圧との一次式の関係式で表すことができる。
以上の処理が、図４に図解したステップ１の準備作業である。

上述した準備作業の後、実際に鉛蓄電池を自動車に搭載して、図４のステップ２以降の動作を行った。

自動車に搭載した鉛蓄電池３としては、公知の方法で鉛蓄電池の放電を行ない、残存容量を１７Ａｈに調整したものを用いた。

自動車のエンジンを停止した状態で、電流計６で計測しながら、電流値Ａｍの定電流放電を２秒間行ない、その間に鉛蓄電池の端子電圧を電圧計７で測定し電圧値Ｖｍを得た。

演算処理装置８のコンピュータにおいて、メモリから上述した直線Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれの傾きデータａ１〜ａ４と、切片データｂ１〜ｂ４を読み出し、放電電流値ｘとして、電流計６で測定した電流値Ａｍを代入して、端子電圧の推定値電圧Ｕｍ₁ 〜Ｕｍ₄ を計算した。

その後、電圧計７で測定した電圧値Ｖｍについて、下記の判定を行った。

Ｖｍ＞Ｕｍ₄
Ｕｍ₄ ＞Ｖｍ＞Ｕｍ₃
Ｕｍ₃ ＞Ｖｍ＞Ｕｍ₂
Ｕｍ₂ ＞Ｖｍ＞Ｕｍ₁

この比較判定により、電圧計７で測定した端子電圧がどこの位置するかが判る。たとえば、Ｕｍ₄ ＞Ｖｍ＞Ｕｍ₃ であれば、鉛蓄電池３は第３水準の残存容量を持つ。

次に、エンジンを停止した状態で、すなわち、発電機２を停止させた状態で、電気装備４を動作させておき、ある時間だけ、放置した。
その後、電気装備４の動作を停止した。
この間、演算処理装置８は、電流計６の計測値を累積して、鉛蓄電池３から放電された電流値の積算を行なった。実験によれば、その値は７Ａｈに相当した。

その後、エンジンを停止した状態で、電流値Ａｎの定電流放電を３秒間行ない、その間に電圧計７で鉛蓄電池３の端子電圧を測定し、電圧値Ｖｎを得た。

演算処理装置８のコンピュータにおいて、メモリから上述した直線Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれの傾きデータａ１〜ａ４と、切片データｂ１〜ｂ４を読み出し、放電電流値ｘとして、電流計６で測定した電流値Ａｎを代入して、端子電圧の推定値電圧Ｕｎ₁ 〜Ｕｎ₄ を計算した。

その後、電圧計７で測定した電圧値Ｖｎについて、下記の判定を行った。

Ｖｎ＞Ｕｎ₄
Ｕｎ₄ ＞Ｖｎ＞Ｕｎ₃
Ｕｎ₃ ＞Ｖｎ＞Ｕｎ₂
Ｕｎ₂ ＞Ｖｎ＞Ｕｎ₁

この比較判定により、電圧計７で測定した端子電圧がどこの位置するかが判る。たとえば、Ｕｎ₃ ＞Ｖｎ＞Ｕｎ₂ であれば、鉛蓄電池３は第２水準の残存容量を持つ。

鉛蓄電池３の残存容量が第２水準にある場合、エンジン始動に必要な残存容量が鉛蓄電池３に存在していることになる。
そこで、その後、エンジンの始動実験を行なったところ、エンジンの始動を行なうことができた。

エンジン始動後、一定時間経過した後に、エンジンを停止した。
エンジンを停止した状態で、電流値Ａｐの定電流放電を５秒間行ない、その間に、鉛蓄電池３の端子電圧を電圧計７で測定し、電圧Ｖｐを得た。

演算処理装置８のコンピュータにおいて、メモリから上述した直線Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれの傾きデータａ１〜ａ４と、切片データｂ１〜ｂ４を読み出し、放電電流値ｘとして、電流計６で測定した電流値Ａｐを代入して、端子電圧の推定値電圧Ｕｐ₁ 〜Ｕｐ₄ を計算した。
その後、電圧計７で測定した電圧値Ｖｐについて、下記の判定を行った。

Ｖｐ＞Ｕｐ₄
Ｕｐ₄ ＞Ｖｐ＞Ｕｐ₃
Ｕｐ₃ ＞Ｖｐ＞Ｕｐ₂
Ｕｐ₂ ＞Ｖｐ＞Ｕｐ₁

この比較判定により、電圧計７で測定した端子電圧Ｖｐがどこの位置するかが判る。たとえば、Ｕｐ₃ ＞Ｖｐ＞Ｕｐ₂ であれば、鉛蓄電池３は第２水準の残存容量を持つ。

この後、鉛蓄電池の残存容量を、公知の鉛蓄電池の残存容量の測定方法、たとえば、電流積算法を改良した、特開平９−１７１０６５号公報に記載された発明で測定を行なったところ、鉛蓄電池３の残存容量は１１Ａｈであった。この残存容量は上述した第２水準の電池容量以上であり、第３水準の電池容量以下であるから、鉛蓄電池３は第２水準の残存容量を示していた。

このように、本実施例に示したように、（１）事前に、特定の放電容量における、放電電流と鉛蓄電池３の端子電圧との関係を直線で表して、それらの直線を示す傾きデータと切片データとを求めて、（２）それらのデータを演算処理装置８のメモリに記憶させておき、（３）実際に自動車を起動し、停止する直前の電流計６および電圧計７の計測値を演算処理装置８に入力し、（４）演算処理装置８において、メモリに記憶させた傾きデータと切片データに電流計６で計測した放電電流を代入して端子電圧の予測値を算出し、（５）算出した端子電圧の予測値と電圧計７で計測した電圧値の大小比較を行って、電圧計７で測定した鉛蓄電池３の端子電圧が予測した端子電圧のどこに位置するかによって、鉛蓄電池３の残存容量の水準を決定できる。

このようにした決定した水準は、演算処理装置８から車両のアイドリングストップ処理装置２０のメモリ手段２１に送出される。車両のアイドリングストップ処理装置２０のアイドリングストップ判定手段２３は残存容量を水準データを参照して、自動車の一時停止時にアイドリングストップを行うか否かを判断し、アイドリングストップ処理手段２４はアイドリングストップを行う。

なお、演算処理装置８から表示器９に表示され、ドライバに対する情報を提供することができる。

本実施例は、鉛蓄電池３の残存容量の絶対値を算出するものではないが、アイドリングストップを行うか否かの判断のための鉛蓄電池３の残存容量の状態が水準として判るので、アイドリングストップ機能を有する自動車に適用できる。
本実施例の方法は、図４に示したステップ１に示した準備作業の後の、電流計６と電圧計７の測定結果を用いた演算処理装置８で行う処理は、簡単であり、実施が容易である。したがって、図３に図解した電流計６、電圧計７および演算処理装置８を有する本実施の形態の鉛蓄電池の残存容量の測定装置は低価格で容易に大量生産できるので、種々の自動車などに搭載して適用することができる。

以上、蓄電池として、鉛蓄電池３を用いた場合について述べたが、本実施の形態は、電解液の比重を指標にしないし、内部インピーダンスを用いないし、鉛蓄電池に特定した処理を行わないので、二次電池として、鉛蓄電池以外の蓄電池についても適用できる。

変形態様
温度または劣化状態により、鉛蓄電池３の残存容量の水準における、放電電流量と端子電圧値の関係が変化する特性を有する鉛蓄電池を用いた場合、必要に応じて、判定すべき残存容量のそれぞれの水準において、温度及び／または劣化状態に応じた、放電電流値と端子電圧値のデータテーブルを用意して、その結果で上述した値を補正することが望ましい。
温度及び／または劣化状態に応じてデータテーブルを追加して用意する場合、用意するべきデータテーブルが多くなることによって、装置のコストが高くなるという問題が起こる可能性がある。その場合、予め、温度及び／または劣化状態による補正パラメータを求めておき、補正パラメータにより、鉛蓄電池の残存容量の水準ごとの、放電電流値と端子電圧値の関係の補正を行なうことが望ましい。こうすることによって、判定すべき水準ごとに一つのデータテーブルを用意すればいいことになり、装置のコストを抑えることが可能になる。

第２実施の形態
本発明の第２実施の形態として、上述した第１実施の形態による鉛蓄電池の残存容量の水準を判定して第２水準以上の残存容量が判った時、次の停止における鉛蓄電池の残存容量の測定装置が上述した水準判定を行う動作をするまでの間、電流計６で連続的に計測した放電電流値を演算処理装置８において累積して、公知技術のように、累積した積算電流値を用いて蓄電池の残存容量の水準を判定することもできる。
第２実施の形態によれば、最も近くに行なった残存容量の判定水準に加えて、その判定を行なった時点からこの判断の時点までの充放電電流の積算値によって判断を行なうことによって、判断の精度を高めることが可能になる。

第３実施の形態
第３実施の形態は、図３〜図７を参照して述べた方法および装置に代えて、特開平９−１７１０６５号公報に開示された方法を適用して、鉛蓄電池の残存容量を算出して、水準の判定を行う。
特開平９−１７１０６５号公報に開示された方法は、（１）予め特定の放電電流値での定電流放電における、蓄電池の端子電圧と残存容量との関係を示すデータテーブルを用意しておき、（２）電流計６で計測した電流値が特定の放電電流になった時を演算処理装置８で検出して、そのとき、演算処理装置８で蓄電池の残存容量を求める。

この方法および装置は、特定の放電電流値での定電流放電における、端子電圧と残存容量のデータテーブルを用意する必要があり、第１実施の形態のように、端子電圧と残存容量の関係を一次または二次の式で表現することは困難であるから、第１実施の形態より、処理が複雑になる。
しかしながら、第３実施の形態によって蓄電池の残存容量を算出し、演算処理装置８がその結果を判定して水準を決定することができる。

第４実施の形態
第４の実施の形態としては、特開昭５３−１２７６４６号公報、特許公報第１５５４６６０号、特許公報第１９２７４４５号に記載された発明、すなわち、エンジンのスタートキーを回す際に生じる電流と電圧の関係を用いて蓄電池の残存容量を算出する。
蓄電池の残存容量は演算処理装置８で演算する。

第４実施の形態の電流と電圧の関係を用いるという点では、第１実施の形態の鉛蓄電池の残存容量の測定装置の処理と同じであるが、第１実施の形態は、定電流放電時に所定の残存容量を示す該定電流放電の電流値と端子電圧の関係を用いているのに対し、第４実施の形態は、エンジンのスタートキーを回す際に生じている過渡的な電流値と電圧値の関係を用いる。
しかしながら、第４実施の形態によって蓄電池の残存容量を算出し、演算処理装置８がその結果を判定して水準を決定することができる。

本発明で算出した蓄電池の残存容量は、たとえば、アイドリングストップの可否を判定する蓄電池の残存容量の水準を判定するには十分な検出精度を示す。したがって、本発明の第２の観点の発明を第１の観点の発明に適用すると、両者の相乗的な効果により、アイドリングストップ機能を有する内燃機関で動作する車両への適用に特に好ましい。

図１は本発明の車両のアイドリングストップ処理装置の構成図である。 図２は本発明の実施の形態としての蓄電池の残存容量を表す水準を図解した図である。 図３は本発明の実施の形態としての車載の蓄電池の残存容量を算出する装置の構成図である。 図４は図３に示した鉛蓄電池の残存容量の測定装置の演算処理装置における処理と準備動作を示したフローチャートである。 図５は図４のステップ１における処理を図解したフローチャートである。 図６は蓄電池の放電特性を示すグラフである。 図７（Ａ）〜（Ｄ）は図３に図解した鉛蓄電池の残存容量の測定装置に用いる放電電流と端子電圧との関係を示したグラフである。

符号の説明

１・・スタータ
２・・発電機
３・・鉛蓄電池
４・・電気装備
６・・電流計
７・・電圧計
８・・演算処理装置
９・・表示器
１０・・制御用コンピュータ
２０・・車両のアイドリングストップ処理装置
２１・・メモリ手段
２２・・蓄電池の残存容量の測定手段
２３・・アイドリングストップ判定手段
２４・・アイドリングストップ処理手段
２５・・再始動手段

Claims (4)

1. 予め、複数の放電容量における放電電流と蓄電池の端子電圧との関係を、放電電流を変数として端子電圧を求める、前記複数の放電容量に対応した複数の近似式を求める工程と、
   車両の動作中、車載の蓄電池の実際の放電電流と、前記蓄電池の実際の端子電圧とを連続的に測定する測定工程と、
   測定した放電電流を前記求めた複数の近似式に代入して複数の端子電圧の推定値を算出する推定端子電圧算出工程と、
   前記蓄電池の実測した端子電圧を前記算出した複数の推定端子電圧と比較して、どの範囲の推定端子電圧にあるかを判定する判定工程と、
   前記複数の放電容量のうち、その範囲にある推定端子電圧に対応する放電容量を決定してその放電容量を前記蓄電池の残存容量と決定する残存容量決定工程と
   を有し、
   前記近似式を求める工程において、
   満充電時の電池容量が前記複数の放電容量のいずれより大きな蓄電池について、所定の端子電圧に降下するまで、それぞれ一定の複数の第１の放電電流で放電を継続してその時の前記蓄電池の端子電圧および放電経過時間を測定する第１の測定工程と、
   前記それぞれ一定の放電電流値と放電時間経過との積である放電容量に対する、前記放電経過時間ごとに測定した前記端子電圧との関係を示す第１の特性を、前記複数の放電電流について求める、第１の特性算出工程と、
   前記所定の端子電圧まで降下した前記蓄電池について、前記所定の端子電圧に降下するまで、前記複数の放電電流より低い一定の第２の放電電流で放電を継続してその時の前記蓄電池の端子電圧と放電経過時間を測定する第２の測定工程と、
   前記複数の放電容量Ａにそれぞれについて、前記第１の測定工程におけるそれぞれ一定の複数の第１の放電電流Ｉｄ１とそのときの放電経過時間Ｔ１との積として規定される第１の放電容量と、前記第２の測定工程における一定の第２の放電電流Ｉｄ２とそのときの放電経過時間Ｔ２との積として規定される第２の放電容量と、前記放電容量Ａについて、下記の演算による第３の放電容量を演算し、
   （Ｉｄ１×Ｔ１）＋（Ｉｄ２×Ｔ２）−Ａ
   演算した前記第３の放電容量を前記第１の特性算出工程において求めた、放電容量・端子電圧特性に当てはめて該当する端子電圧を算出して、各放電容量について、放電電流と端子電圧との関係を示す第２の特性を求める第２の特性算出工程と、
   前記第２の特性の結果を近似式に表す近似工程と
   を有する、
   蓄電池の残存容量の測定方法。
2. 前記近似式を求める工程において、各放電容量について、前記放電電流と端子電圧との関係を一次式で近似する、
   請求項１に記載の蓄電池の残存容量の測定方法。
3. 予め、複数の放電容量における放電電流と蓄電池の端子電圧との関係を、放電電流を変数として端子電圧を求める、前記複数の放電容量に対応した複数の近似式を求める手段と、
   前記蓄電池の放電電流を測定する電流計と、
   前記蓄電池の端子電圧とを測定する電圧計と、
   前記電流計で測定した放電電流を前記求めた複数の近似式に代入して複数の端子電圧の推定値を算出する推定端子電圧算出手段と、
   前記電圧計で測定した蓄電池の端子電圧を前記算出した複数の推定端子電圧と比較して、どの範囲の推定端子電圧にあるかを判定する判定手段と、
   前記複数の放電容量のうち、その範囲にある推定端子電圧に対応する放電容量を決定して、その放電容量を前記蓄電池の残存容量と決定する残存容量決定手段と
   を有し、
   前記近似式を求める手段は、
   満充電時の電池容量が前記複数の放電容量のいずれより大きな蓄電池について、所定の端子電圧に降下するまで、それぞれ一定の複数の第１の放電電流で放電を継続してその時の前記蓄電池の端子電圧および放電経過時間を測定し、
   前記それぞれ一定の放電電流値と放電時間経過との積である放電容量に対する、前記放電経過時間ごとに測定した前記端子電圧との関係を示す第１の特性を、前記複数の放電電流について求め、
   前記所定の端子電圧まで降下した前記蓄電池について、前記所定の端子電圧に降下するまで、前記複数の放電電流より低い一定の第２の放電電流で放電を継続してその時の前記蓄電池の端子電圧と放電経過時間を測定し、
   前記複数の放電容量Ａにそれぞれについて、それぞれ一定の複数の第１の放電電流Ｉｄ１とそのときの放電経過時間Ｔ１との積として規定される第１の放電容量と、一定の第２の放電電流Ｉｄ２とそのときの放電経過時間Ｔ２との積として規定される第２の放電容量と、前記放電容量Ａについて、下記の演算による第３の放電容量を演算し、
   （Ｉｄ１×Ｔ１）＋（Ｉｄ２×Ｔ２）−Ａ
   演算した前記第３の放電容量を前記求めた放電容量・端子電圧特性に当てはめて該当する端子電圧を算出して、各放電容量について放電電流と端子電圧との関係を示す第２の特性を求め、
   前記第２の特性の結果を近似式に表す、
   蓄電池の残存容量の測定装置。
4. 前記蓄電池は鉛蓄電池であり、
   前記近似式を求める手段において、各放電容量について、前記放電電流と端子電圧との関係を一次式で近似し、一次式で近似した傾きデータと切片データを記憶手段に記憶させる、
   請求項３に記載の蓄電池の残存容量の測定装置。

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