(57)【要約】【課題】必要に応じてリフレッシュ充電することにより、鉛電池の寿命の劣化を抑制することができる充電制御装置、充電装置、車両及び充電制御方法を提供する。【解決手段】充電制御部１０４は、充電開始時に段階的に充電電流を増加させて鉛電池１５０に充電するパルス充電を行い、電圧検出部１０１は、これによって得られる鉛電池１５０の電圧値を検出する。サルフェーション検出部１０２は、充電電流の電流値と電圧値との関係を示すＩＶ特性が線形性を有するか否かによってサルフェーションの有無を検出し、充電制御部１０４は、サルフェーションの有無に応じて、リフレッシュ充電と通常充電とを切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛電池の充電を制御する充電制御装置であって、
前記鉛電池に充電を行う充電部と、
前記鉛電池の電圧値を検出する電圧検出部と、
前記充電部からの充電電流値と、前記電圧検出部によって検出された電圧値との電流電圧特性に基づいて、前記鉛電池のサルフェーションを検出するサルフェーション検出部と、
前記サルフェーションの有無に応じて、前記鉛電池をリフレッシュ充電するか否かを切り替える制御部と、
を具備する充電制御装置。
【請求項２】
前記充電部は、充電開始時に一定の時間幅のパルス電流を送出する度に充電電流を増加させるパルス充電を行う、
請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記サルフェーション検出部は、前記電流電圧特性の線形性の度合いに基づいて、前記サルフェーションを検出する、
請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項４】
鉛電池を充電する充電装置であって、
前記鉛電池に充電を行う充電部と、
前記鉛電池の電圧値を検出する電圧検出部と、
前記充電部からの充電電流値と、前記電圧検出部によって検出された電圧値との電流電圧特性に基づいて、前記鉛電池のサルフェーションを検出するサルフェーション検出部と、
前記サルフェーションの有無に応じて、前記鉛電池をリフレッシュ充電するか否かを切り替える制御部と、
を具備する充電装置。
【請求項５】
前記鉛電池と、
請求項４記載の充電装置と、
を有する車両。
【請求項６】
鉛電池を充電する充電制御装置における充電制御方法であって、
前記鉛電池に充電を行うステップと、
前記鉛電池の電圧値を検出するステップと、
充電電流値と、検出された電圧値との電流電圧特性に基づいて、前記鉛電池のサルフェーションを検出するステップと、
前記サルフェーションの有無に応じて、前記鉛電池をリフレッシュ充電するか否かを切り替えるステップと、
を具備する充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛電池の充電を制御する充電制御装置、充電装置、車両及び充電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉛電池には、ＳＯＣ（State Of Charge）の低下及び放置により、難溶解性のサルフェーション（硫酸鉛；ＰｂＳＯ４）が発生する。サルフェーションが発生した場合には、鉛電池の満充電時の電池容量は低下する。
【０００３】
このため、従来は、例えば７日に１回の頻度で、定期的に鉛電池をリフレッシュ充電することにより、サルフェーションを解消し、鉛電池の満充電時の電池容量の低下を回避している（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６８９７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来においては、サルフェーションの発生量に関わらず、定期的にリフレッシュ充電するので、リフレッシュ充電する頻度が必要以上に多くなり電極材料を傷めることにより、鉛電池の寿命の劣化を招くという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、必要に応じてリフレッシュ充電することにより、鉛電池の寿命の劣化を抑制することができる充電制御装置、充電装置、車両及び充電制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る充電制御装置は、鉛電池の充電を制御する充電制御装置であって、前記鉛電池に充電を行う充電部と、前記鉛電池の電圧値を検出する電圧検出部と、前記充電部からの充電電流値と、前記電圧検出部によって検出された電圧値との電流電圧特性に基づいて、前記鉛電池のサルフェーションを検出するサルフェーション検出部と、前記サルフェーションの有無に応じて、前記鉛電池をリフレッシュ充電するか否かを切り替える制御部と、を具備する構成を採る。
【０００８】
本発明の一態様に係る充電装置は、鉛電池を充電する充電装置であって、前記鉛電池に充電を行う充電部と、前記鉛電池の電圧値を検出する電圧検出部と、前記充電部からの充電電流値と、前記電圧検出部によって検出された電圧値との電流電圧特性に基づいて、前記鉛電池のサルフェーションを検出するサルフェーション検出部と、前記サルフェーションの有無に応じて、前記鉛電池をリフレッシュ充電するか否かを切り替える制御部と、を具備する構成を採る。
【０００９】
本発明の一態様に係る充電制御方法は、鉛電池を充電する充電制御装置における充電制御方法であって、前記鉛電池に充電を行うステップと、前記鉛電池の電圧値を検出するステップと、充電電流値と、検出された電圧値との電流電圧特性に基づいて、前記鉛電池のサルフェーションを検出するステップと、前記サルフェーションの有無に応じて、前記鉛電池をリフレッシュ充電するか否かを切り替えるステップと、を具備するようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、必要に応じてリフレッシュ充電することにより、鉛電池の寿命の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る充電装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態における充電切替方法を示すフロー図
【図３】本発明の実施の形態におけるパルス充電時のＩＶ特性を示す図
【図４】充電制御部の配置位置のバリエーションを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（一実施の形態）
＜充電制御装置の構成＞
本発明の一実施の形態に係る充電制御装置１００の構成について、図１を用いて説明する。
【００１４】
充電制御装置１００は、電圧検出部１０１と、サルフェーション検出部１０２と、記憶部１０３と、充電制御部１０４とから主に構成されている。充電制御装置１００は、鉛電池１５０の充電を制御する。
【００１５】
電圧検出部１０１は、鉛電池１５０の電圧を検出し、検出結果をサルフェーション検出部１０２に出力する。
【００１６】
サルフェーション検出部１０２は、電圧検出部１０１から出力された検出結果及び後述する充電制御部１０４から出力される充電部１０５への電流指示値に基づいて、サルフェーションの有無を検出し、検出結果を記憶部１０３に出力する。なお、サルフェーション検出部１０２の詳細について後述する。
【００１７】
記憶部１０３は、サルフェーション検出部１０２から入力されたサルフェーション有無の検出結果を記憶する。
【００１８】
充電制御部１０４は、サルフェーション有無の検出結果を記憶部１０３より読み出して、読み出した検出結果に基づいて、充電部１０５に対して通常充電する場合とリフレッシュ充電する場合との切り替え制御を行う。なお、充電の切り替え方法については後述する。また、充電制御部１０４は、充電開始時に充電部１０５に対し、パルス充電を指示する。なお、ここでのパルス充電とは、一定の時間幅のパルス電流を送出する度に電流を増加させる充電のことをいう。このとき、パルスを送出させる度に電流値を増加させるように電流指示値も充電部１０５に指示し、この電流指示値をサルフェーション検出部１０２に出力する。
【００１９】
＜充電装置の構成＞
本発明の一実施の形態における充電装置１４０の構成について、図１を用いて説明する。
【００２０】
充電装置１４０は、充電制御装置１００と、充電部１０５と、充電コネクタ１０６とから主に構成されている。なお、充電制御装置１００の構成については、上記で説明しているので省略する。
【００２１】
充電部１０５は、充電制御部１０４の制御に従って、図示しない電源より充電コネクタ１０６を介して供給される電力を鉛電池１５０に蓄積させることにより、鉛電池１５０を通常充電またはリフレッシュ充電する。充電部１０５は、リフレッシュ充電する際には、通常充電する際に比べて、充電電流または充電電圧を大きくし、サルフェーションを解消する。
【００２２】
充電コネクタ１０６は、図示しない電源に接続される。
【００２３】
なお、電圧検出部１０１、サルフェーション検出部１０２及び充電制御部１０４と充電部１０５とは、１つの筐体に収納されて充電装置１４０を構成してもよいし、別体の筐体に各々収納されて充電装置１４０を構成してもよい。
【００２４】
負荷１６０は、鉛電池１５０に蓄積された電力により動作する。
【００２５】
上記の構成を有する充電装置１４０は、鉛電池１５０及び負荷１６０と共に、例えば、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）、ＰＥＶ（Plug-in Electric Vehicle）またはＥＶ（Electric Vehicle）といった電力で走行する図示しない車両に搭載することができる。
【００２６】
＜充電切替方法＞
本発明の実施の形態における充電切替方法について、図２を用いて説明する。
【００２７】
まず、充電制御部１０４は、充電コネクタ１０６が図示しない電源に接続されることなどをトリガーとして充電を開始する（ステップＳＴ３０１）。
【００２８】
充電制御部１０４は、パルス充電を充電部１０５に指示し、充電部１０５は、パルス充電を行う（ステップＳＴ３０２）。
【００２９】
電圧検出部１０１は、パルス充電におけるパルス毎の鉛電池１５０の電圧値を検出し（ステップＳＴ３０３）、サルフェーション検出部１０２は、電圧検出部１０１が検出した電圧値及び充電制御部１０４からのパルス充電の電流指示値に基づいて、ＩＶ特性を算出する（ステップＳＴ３０４）。
【００３０】
サルフェーション検出部１０２は、ＩＶ特性の線形性に基づいて、サルフェーションの有無を判定する（ステップＳＴ３０５）。
【００３１】
サルフェーションが発生していると判定された場合（ステップＳＴ３０５：ＹＥＳ）には、充電制御部１０４の制御によりリフレッシュ充電を行い（ステップＳＴ３０６）、処理を終了する。
【００３２】
一方、サルフェーションが発生していないと判定された場合（ステップＳＴ３０５：ＮＯ）には、充電制御部１０４の制御により通常充電を行い（ステップＳＴ３０７）、処理を終了する。
【００３３】
このように、充電制御部１０４は、パルス充電時のＩＶ特性の線形性に基づいて、サルフェーションの有無を判定し、サルフェーションの有無に応じて、リフレッシュ充電か普通充電かを切り替える。
【００３４】
＜パルス充電時のＩＶ特性＞
本発明の実施の形態におけるパルス充電時のＩＶ特性について、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、サルフェーションが少ない場合のＩＶ特性を示し、図３（ｂ）は、サルフェーションが多い場合のＩＶ特性を示している。ただし、図３において、横軸を電流Ｉ、縦軸を電圧Ｖとする。ここでは、例えば、充電制御部１０４の電流指示値を０Ａ、１．５Ａ、３Ａ、６Ａとしたときの電圧検出部１０１の電圧値をプロットしたものとする。
【００３５】
図３（ａ）から分かるように、サルフェーションが少ない場合には、各プロットを結ぶＩＶ特性は線形性が高く、ほぼ直線となる。これに対して、図３（ｂ）から分かるように、サルフェーションが多い場合には、ＩＶ特性は線形性が低く、直線から乖離するプロットが現れる。
【００３６】
線形性の判定方法としては、例えば、各プロットから最小二乗法などによって直線を求め、求めた直線とプロットとの乖離度が所定の範囲内であれば、線形性は高く、所定の範囲外であれば、線形性は低いと判定できる。なお、線形性の判定方法は、これに限るものではなく、既存の他の手法を用いてもよい。
【００３７】
このように、サルフェーションの多寡に応じてＩＶ特性の線形性が異なるので、サルフェーション検出部１０２は、ＩＶ特性に基づいてサルフェーションの有無を検出することができる。
【００３８】
＜実施の形態の効果＞
このように、本実施の形態によれば、段階的に充電電流を増加させて鉛電池１５０に充電するパルス充電を行い、これによって得られる鉛電池１５０の電圧値とそのときの電流値との関係を示すＩＶ特性が線形性を有するか否かによってサルフェーションの有無を検出する。これにより、サルフェーションが発生しているときにリフレッシュ充電を行い、サルフェーションが発生していないときには通常充電を行うため、鉛電池の寿命の劣化を抑制することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、パルス充電を、一定の時間幅のパルスを送出する度に電流値を増加させる充電として定義したが、一定の時間幅のパルスを送出する度に電流値を減少させる充電としてもよい。
【００４０】
また、本実施の形態では、充電制御装置１００内に充電制御部１０４が含まれる場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、充電制御部１０４は充電部１０５内に含まれていてもよいし、図４（ａ）に示すように、鉛電池１５０に設けられるＥＣＵ（electronic control unit）内に含まれていてもよいし、さらには、図４（ｂ）に示すように、車両外部のＡＣ／ＤＣコンバータを制御するＥＣＵ内に含まれてもよい。このように、充電制御部１０４はその機能が実現されれば、どこに設けられてもよい。
【００４１】
また、本実施の形態では、線形性の判定に用いた直線とプロットとの乖離度に応じて、リフレッシュ充電の回数、時間を制御してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明にかかる充電制御装置、充電装置、車両及び充電制御方法は、鉛電池の充電を制御するのに好適である。
【符号の説明】
【００４３】
１００  充電制御装置
１０１  電圧検出部
１０２  サルフェーション検出部
１０３  記憶部
１０４  充電制御部
１０５  充電部
１０６  充電コネクタ
１４０  充電装置
１５０  鉛電池
１６０  負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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