(57)【要約】【課題】精度よくバッテリの要充電判定が可能な電池状態検知装置を提供する。【解決手段】電池状態検知装置は、鉛電池の開回路電圧を測定し、鉛電池の温度および鉛電池の劣化の程度の少なくとも一方によって予め設定された要充電判定しきい値を補正し、鉛電池の開回路電圧と補正された要充電判定しきい値とを比較して鉛電池の要充電判定を行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたバッテリの電池状態を検知する電池状態検知装置において、
前記バッテリの開回路電圧を測定する開回路電圧測定手段と、
前記バッテリの温度を測定する温度測定手段および前記バッテリの劣化の程度を判定する劣化判定手段の少なくとも一方と、
前記温度測定手段で測定された温度および前記劣化判定手段で判定された劣化判定結果の少なくとも一方によって予め設定された要充電判定しきい値を補正し、前記開回路電圧測定手段で測定された前記バッテリの開回路電圧と前記補正された要充電判定しきい値とを比較して前記バッテリの要充電判定を行う要充電判定手段と、
を備えたことを特徴とする電池状態検知装置。
【請求項２】
前記バッテリの温度と前記要充電判定しきい値の補正量との対応関係を記憶する記憶手段をさらに備え、前記要充電判定手段は、前記温度測定手段で測定された温度を、前記記憶手段に記憶された対応関係に当てはめて得られる補正量を用いて前記予め設定された要充電判定しきい値を温度補正することを特徴とする請求項１に記載の電池状態検知装置。
【請求項３】
前記劣化判定手段による劣化判定結果は良好、要注意、要交換のいずれかであり、良好での前記予め設定された要充電判定しきい値が１２．００Ｖ、要注意での前記予め設定された要充電判定しきい値が１２．１７Ｖ、要交換での前記予め設定された要充電判定しきい値が１２．３４Ｖであることを特徴とする請求項１に記載の電池状態検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池状態検知装置に係り、特に、車両に搭載されたバッテリの電池状態を検知する電池状態検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内部抵抗、放電電圧、開回路電圧、残容量、充電状態などがバッテリの電池状態を表すパラメータまたは電池状態を演算するための測定パラメータとして用いられてきている。自動車、携帯機器などの高性能化に伴ってそれらに使用される電池の負荷が大きくなるに従い、このような電池状態の監視や制御は近年その重要性がますます大きくなってきている。
【０００３】
自動車等の車両用のバッテリにおいては、排ガスの削減のために行われているアイドルストップ・スタート（ＩＳＳ）、回生充電などに対応するため、これらの用途に適した電池状態にバッテリを保つ技術が望まれている。鉛電池はこれらの用途に応用できるバッテリの代表的なもののひとつである。
【０００４】
車両用では車両放置中の開回路電圧（ＯＣＶ）、エンジン始動時の電圧、または内部抵抗をあらかじめ測定したデータマップと比較して残容量を算出する方法や装置が提案されている。これらの技術では算出結果の残容量を、予め設定されたしきい値と比較することでアイドルストップするか否かの判断や要充電の報知をする（例えば、特許文献１参照）。なお、一般に、車両放置中のＯＣＶを予め設定された要充電判定しきい値と比較して要充電判定する技術が優れていると考えられている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６４００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電池状態検知装置の要充電判定しきい値は予め設定された固定値であった。要充電判定しきい値を固定すると、バッテリの温度や劣化状態によって、良好判定なのにエンジン始動不能となったり、不必要に要充電警報が出たりする、という問題がある。
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、精度よくバッテリの要充電判定を行うことができる電池状態検知装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、車両に搭載されたバッテリの電池状態を検知する電池状態検知装置において、前記バッテリの開回路電圧を測定する開回路電圧測定手段と、前記バッテリの温度を測定する温度測定手段および前記バッテリの劣化の程度を判定する劣化判定手段の少なくとも一方と、前記温度測定手段で測定された温度および前記劣化判定手段で判定された劣化判定結果の少なくとも一方によって予め設定された要充電判定しきい値を補正し、前記開回路電圧測定手段で測定された前記バッテリの開回路電圧と前記補正された要充電判定しきい値とを比較して前記バッテリの要充電判定を行う要充電判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明において、バッテリの温度と要充電判定しきい値の補正量との対応関係を記憶する記憶手段をさらに備え、要充電判定手段は、温度測定手段で測定された温度を、記憶手段に記憶された対応関係に当てはめて得られる補正量を用いて予め設定された要充電判定しきい値を温度補正するようにしてもよい。また、劣化判定手段による劣化判定結果は良好、要注意、要交換のいずれかであり、良好での予め設定された要充電判定しきい値が１２．００Ｖ、要注意での予め設定された要充電判定しきい値が１２．１７Ｖ、要交換での予め設定された要充電判定しきい値が１２．３４Ｖとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、要充電判定手段により、温度測定手段で測定された温度および劣化判定手段で判定された劣化判定結果の少なくとも一方によって予め設定された要充電判定しきい値が補正されるので、バッテリの開回路電圧と要充電判定しきい値とを比較するバッテリの要充電判定を行う際に、バッテリの温度や劣化に応じて精度よく要充電判定を行うことができる、という効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係る電池状態検知装置の実施の形態について説明する。なお、本実施形態では、１４Ｖ系（公称電圧：１２Ｖ）自動車用鉛電池（例えば、５５Ｂ２４）の電池状態を検知する電池状態検知装置について例示する。
【００１２】
一般に、鉛電池の電槽上部は、電槽の上部開口を密閉する高分子樹脂製の上蓋に接着ないし溶着されており、上蓋には、鉛電池を自動車用電源として外部へ電力を供給するための２本（正負極）の出力端子が立設されている。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の電池状態検知装置１０は略薄板状のケーシング６を有しており、ケーシング６の長手方向と交差する方向の一側端部から伸縮吸収用曲げ部５を有する導電部材４が導出されている。導電部材４の先端部にはリング状の端子部が形成されており、端子部は鉛電池の上蓋に立設された２本の出力端子にそれぞれ嵌め込まれた後、出力端子に形成されたネジと螺合するナットにより図１に示す上部側から上蓋（鉛電池）に固定されている。このため、鉛電池の上蓋に、ケーシング６や導電部材４を収容ないし装着するためのスペースないし溝部を形成しておき、電池状態検知装置１０を鉛電池と一体化するようにしてもよい。
【００１４】
ケーシング６の上面側には鉛電池の電池状態を表示するための複数個（本例では異なる発光色の４個）の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）１が一列に配設されており、ケーシング６のＬＥＤ１が配設された上面は半透明の樹脂製カバーで覆われている。なお、本実施形態の電池状態検知装置１０では、鉛電池が良好状態にある場合（鉛電池の電池交換が必要でない場合）には、ＬＥＤ１は点灯ないし点滅しない。また、電池状態検知装置１０は電池状態についてドライバ（ユーザ）に警告を発するために内部にコイル式のブザー（不図示）を内蔵しており、ブザーの実装位置と対応するケーシング６の位置にはブザー放音孔３が形成されている。さらに、ケーシング６の上面側には、例えば、ブザーの発音によりドライバがすでに鉛電池の電池状態について了解しており次回以降のブザーの発音を希望しない場合に、ブザーの発音を希望しない旨を電池状態検知装置１０に指示したりするための操作ボタン２が配置されている。
【００１５】
ケーシング６内には、ＡＤコンバータ、基準電源等で構成され鉛電池の電圧を測定する電圧測定部、ＡＤコンバータ、サーミスタ等で構成され鉛電池の温度を測定する温度測定部、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性のＥＥＰＲＯＭ等を有して構成された演算部、上述したブザーを作動させるためのトランジスタや抵抗等を有して構成された報知部、操作ボタン２を制御するための操作ボタン制御部、トランジスタや抵抗等を有して構成されＬＥＤ１を点灯ないし点滅させて鉛電池が（電池交換について）要注意状態にあるか、要交換状態にあるかを表示するための表示制御部を有する基板が内蔵されている。なお、電池状態検知装置１０の作動電源は導電部材４を介して鉛電池から供給される。
【００１６】
演算部のＣＰＵ（以下、ＣＰＵという。）は、所定時間（例えば、２ｍｓ）毎に電圧測定部を介して鉛電池の電圧を取り込み、取り込んだ電圧を監視することで鉛電池が休止中ないし充放電中にあるかを判断する。休止中と判断したとき（好ましくは、その判断をした時点から鉛電池の分極が解消する所定時間（例えば、６時間）経過したとき）の鉛電池の電圧が開回路電圧（ＯＣＶ）となる。なお、エンジン始動時には電圧が急激に下がり、その後電圧が回復するため、取り込んだ電圧の最低値を把握することで、エンジン始動時の最低電圧Ｖｓｔ（以下、エンジン始動電圧という。）を得ることができる（図２参照）。また、ＣＰＵは、所定時間（例えば、１ｓ）毎に温度測定部を介して鉛電池の温度を取り込む。
【００１７】
ＣＰＵは、鉛電池の劣化の程度を判定する。図２は、無劣化状態（初期状態）の鉛電池と劣化後の同じ鉛電池について、エンジン始動時の鉛電池の端子間電圧の推移を表したものである。図２では、無劣化状態の鉛電池のエンジン始動電圧をＶｓｔ０、劣化後のエンジン始動電圧をＶｓｔで表している。なお、図２において、鉛電池の劣化が進むにつれて、無劣化状態でのエンジン始動電圧Ｖｓｔ０と劣化後のエンジン始動電圧Ｖｓｔとの電圧差ΔＶｓｔ（＝Ｖｓｔ０−Ｖｓｔ）は大きくなる。
【００１８】
従って、例えば、無劣化状態の鉛電池のエンジン始動電圧Ｖｓｔ０をＥＥＰＲＯＭに格納しておき、エンジン始動電圧Ｖｓｔ０を読み出し劣化後の（直近の）エンジン始動電圧Ｖｓｔと比較することで、鉛電池の劣化の程度を判定することができる。なお、その判定の際、電圧差ΔＶｓｔに２つのしきい値を設け（例えば、後述する表１に示すように、０．５Ｖ、０．９Ｖの値をＲＯＭにプログラムまたはプログラムデータとして記憶しておき）、劣化判定結果を良好、要注意、要交換の３つのいずれかで行うようにしてもよい。
【００１９】
さらに、ＣＰＵは、鉛電池の温度および劣化判定結果により要充電判定しきい値を補正し、鉛電池の開回路電圧と補正された要充電判定しきい値とを比較して鉛電池の要充電判定を行う。ＲＯＭには、鉛電池の温度と要充電判定しきい値の補正量との対応関係（例えば、マップまたは数式）が格納されており、初期設定時に対応関係はＲＡＭに展開される。ＣＰＵは、鉛電池の実測した温度を、対応関係に当てはめて得られる補正量を用いて要充電判定しきい値を温度補正する。また、劣化判定結果を、上述した良好、要注意、要交換に分類する場合には、良好での要充電判定しきい値が１２．００Ｖ、要注意での要充電判定しきい値が１２．１７Ｖ、要交換での要充電判定しきい値が１２．３４Ｖに設定されており、要判定しきい値はＲＯＭに格納されており初期設定時にＲＡＭに展開されて鉛電池の要充電判定の用に供される。
【００２０】
図３に示すように、エンジン始動電圧Ｖｓｔ−車両放置中ＯＣＶ特性は鉛電池の劣化度や温度によって異なる。車両放置中には実際には数ｍＡ〜数十ｍＡの暗電流が流れているが、ほぼＯＣＶに等しいとして取り扱うことができる。ＯＣＶは残容量に相当する量であり、ＯＣＶの代わりに残容量を実測して取り扱ってもよい。
【００２１】
本実施形態の電池状態検知装置１０は、車両放置中のＯＣＶと要充電判定しきい値との比較から要充電判定をするため、要充電判定しきい値はエンジン始動電圧Ｖｓｔ−ＯＣＶ図でＶｓｔが大きく下がる手前のＯＣＶに余裕しろを加算して規定する。余裕しろは、例えば、夜にルームランプとラジオをつけて１時間放電してもその後エンジン始動できる、などの条件を加えて設定する。対象となる車両で搭載が想定される最大負荷、例えばそれが５０Ｗの負荷で１ｈ放電可能な容量と定義されれば、余裕しろは残容量換算で５０Ｗｘ１ｈ／１２Ｖ＝約４Ａｈと算出される。保証期間である３年使用した自動車用鉛電池の始動限界のＯＣＶに４Ａｈ相当のＯＣＶ余裕しろを上乗せした値を要充電判定しきい値とすると、１２．３４Ｖとなる。
【００２２】
要充電判定は、ＩＳＳ可否判定やドライバへの警報に利用される。ＩＳＳ可否判定では、電池状態検知装置１０の要充電判定結果を車両側制御装置に例えば通信で知らせ車両側制御装置がＩＳＳの可否を判定するようにすればよく、ドライバへの警告には上述したＬＥＤ１の点灯（点滅）やブザーの発音を行えばよい。要充電判定をＩＳＳ可否判定に利用する場合では要充電判定時には車両側制御装置はアイドルストップを行わない。また、ドライバへ警報を出した場合はドライバは鉛電池を充電してエンジン始動不能トラブルを回避することができる。
【実施例】
【００２３】
以下、上述した実施形態に従い、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００２４】
（実施例１）
電池状態検知装置１０の具体的な実施例を説明する。温度は特に規定していない場合は２５℃である。下表１は、要充電判定しきい値の設定条件の表であり、要充電判定しきい値は固定値ではなく、要充電判定しきい値を温度と劣化の関数として取り扱った表である。
【００２５】
【表１】
2010060471.tif 000002
【００２６】
新品時から実車搭載し３年通常使用している各種劣化状態の電池を、温度を変えて放置後、エンジン始動試験を行った。試験には劣化状態の異なる３つの電池を使用した。表２に、試験に用いた電池のエンジン始動電圧Ｖｓｔ値とその初期値Ｖｓｔ０、電圧差ΔＶｓｔ＝Ｖｓｔ０−Ｖｓｔを示す。
【００２７】
【表２】
2010060471.tif 000003
【００２８】
上述したように、電圧差ΔＶｓｔは電池の劣化状態の指標として扱うことが可能な量である。エンジン始動前に電池状態検知装置１０により要充電判定を行った。また、その電池でエンジン始動試験を行った。エンジン始動可否と要充電判定結果を表３に示す。要充電判定結果が良好の電池では全てエンジン始動可能であった。
【００２９】
【表３】
2010060471.tif 000004
【００３０】
（実施例２）
実施例２では要充電判定しきい値設定条件を表１から下表４に変更した。表４では、要充電判定しきい値を温度と劣化の関数として取り扱っている。他の条件は実施例１と同じとした。
【００３１】
【表４】
2010060471.tif 000005
【００３２】
実施例１と同様に表２の電池を使用してエンジン始動試験を行った。下表５に試験結果を示す。劣化度の比較的小さいＮｏ．１およびＮｏ．２の電池では、要充電判定でエンジン始動可となったケースが６個あった。実施例２では実施例１よりも要充電判定しやすいといえる。ただし、エンジン始動不可となる前に要充電判定しており商品としては安全サイドの判定である。不必要に頻繁に要充電判定する危険もあるので、実施例１のように劣化も考慮して要充電判定しきい値を設定するほうが望ましい。
【００３３】
【表５】
2010060471.tif 000006
【００３４】
（比較例１）
比較例１では要充電判定しきい値設定条件を１２．３４Ｖの固定値とした。これを実施例１と同様に表で表すと下表６となる。
【００３５】
【表６】
2010060471.tif 000007
【００３６】
他の条件は実施例１と同じとした。試験結果を下表７に示す。Ｎｏ．３の電池で良好判定でありながらエンジン始動不可の場合があるが、これは誤判定であり許されないことである。この不具合を避けるには要充電判定しきい値を大きくする必要があるが、そうするとＮｏ．１の電池のような劣化の少ない電池で、特に常温で必要以上に頻繁に要充電判定することとなり、現実的でない。
【００３７】
【表７】
2010060471.tif 000008
【００３８】
以上の結果より、実施例１、実施例２の電池状態検知装置が優れていることがわかる。
【００３９】
なお、上記実施形態および実施例では、例えば表１に示したように、要充電判定しきい値を決める劣化指標として電圧差ΔＶｓｔを使用した例を示したが、電圧差ΔＶｓｔでなくても、例えば内部抵抗の初期値からの増大率などを使用するようにしてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態および実施例では、鉛電池の温度および劣化判定結果により予め設定された要充電判定しきい値を補正し、鉛電池の開回路電圧と補正された要充電判定しきい値とを比較して鉛電池の要充電判定を行う例を示したが、鉛電池の温度または劣化判定結果により予め設定された要充電判定しきい値を補正するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は精度よくバッテリの要充電判定を行うことができる電池状態検知装置を提供するものであるため、電池状態検知装置の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明が適用可能な実施形態の電池状態検知装置の外観斜視図である。
【図２】無劣化状態の鉛電池のエンジン始動電圧Ｖｓｔ０と劣化後の鉛電池のエンジン始動電圧Ｖｓｔとを模式的に示すグラフである。
【図３】鉛電池（５５Ｂ２４）の新品状態、劣化状態でのエンジン始動電圧Ｖｓｔと開回路電圧ＯＣＶの関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  電池状態検知装置
【図１】
2010060471.tif 000009
【図２】
2010060471.tif 000010
【図３】
2010060471.tif 000011