(57)【要約】【課題】使用上の便宜を付加した電池状態判定装置を提供する。【解決手段】起動回路１１が、鉛電池１０が車載され最初に鉛電池１０からセルモータに電力を供給することで出力端子の電圧の降下信号を受信すると、受信した信号をトリガとしてユニット１を起動させる。このため、ユニット起動時までの鉛電池１０の電力消費が抑えられる。ユニット１が起動すると、演算部１３により鉛電池１０の電圧が測定され、測定された電圧に基づいて鉛電池の電池状態が判定される。ユニット１が起動した後に、操作表示部２に配置されたスイッチが５秒以上押下されると、その信号をトリガとしてユニット１の作動を停止させるとともにＥＥＰＲＯＭ内のデータを消去し初期状態に戻す。ユニット１の動作を停止させ、鉛電池１０を他の車両に載せ換えることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用鉛電池の電圧を測定する電圧測定手段と、前記電圧測定手段で測定された電圧に基づいて前記鉛電池の電池状態を判定する状態判定手段とを備え、前記鉛電池から供給された電力で作動する電池状態判定装置において、
装置を起動させるための外部入力信号１の受信をトリガとして装置を起動させる装置起動手段と、
装置が起動した後に、装置の作動を停止させるための外部入力信号２の受信をトリガとして装置の作動を停止させるとともに装置を起動前の初期状態に戻す初期化手段と、
を備えたことを特徴とする電池状態判定装置。
【請求項２】
少なくとも前記電圧測定手段で測定した電圧データ、前記状態判定手段で判定した判定データおよび前記状態判定手段で前記鉛電池の電池状態を判定するまでに生成した中間データのいずれかを記憶する記憶手段を備え、前記初期化手段は、前記外部入力信号２の受信をトリガとして装置の作動を停止させるとともに前記記憶手段に記憶されたデータを消去することを特徴とする請求項１に記載の電池状態判定装置。
【請求項３】
前記電圧測定手段で測定された電圧から前記鉛電池のエンジン始動時の最低電圧値Ｖｓｔを算出するＶｓｔ算出手段と、前記Ｖｓｔ算出手段で算出された最低電圧値Ｖｓｔのうち前記鉛電池の無劣化状態における最低電圧値Ｖｓｔ０を算出するＶｓｔ０算出手段と、前記Ｖｓｔ０算出手段で算出された最低電圧値Ｖｓｔ０を記憶する記憶手段とを備え、前記状態判定手段は、前記記憶手段に記憶された最低電圧値Ｖｓｔ０と前記Ｖｓｔ算出手段で算出された直近の最低電圧値Ｖｓｔとに基づいて前記鉛電池の健康状態を判定し、前記初期化手段は、前記外部入力信号２の受信をトリガとして装置の作動を停止させるとともに前記記憶手段に記憶された最低電圧値Ｖｓｔ０を消去することを特徴とする請求項１に記載の電池状態判定装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、不揮発性メモリであり、前記Ｖｓｔ算出手段で算出された最低電圧値Ｖｓｔを所定時間ごとにさらに記憶し、前記初期化手段は前記記憶手段に記憶された最低電圧値Ｖｓｔ０および最低電圧値Ｖｓｔを消去することを特徴とする請求項３に記載の電池状態判定装置。
【請求項５】
前記外部入力信号１および前記外部入力信号２は、電圧信号または電流信号であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電池状態判定装置。
【請求項６】
前記外部入力信号１は前記鉛電池に負荷が接続されたときに生じる前記鉛電池の端子電圧の低下信号であり、前記外部入力信号２はスイッチによる電圧信号または電流信号であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電池状態判定装置。
【請求項７】
前記装置起動手段で装置が起動した時点を起点として時間を計測する計時手段と、前記計時手段で計測された時間が所定時間以内かを判断する判断手段と、前記判断手段が所定時間以内と判断したときに、前記初期化手段による装置の停止および前記記憶手段に記憶されたデータの消去を許容し、前記判断手段が所定時間を越えると判断したときに、前記初期化手段による装置の停止および前記記憶手段に記憶されたデータの消去を禁止する初期化許容／禁止手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の電池状態判定装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の電池状態判定装置を備えた自動車用鉛電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池状態判定装置および自動車用鉛電池に係り、特に、自動車用鉛電池の電圧を測定する電圧測定手段と、電圧測定手段で測定された電圧に基づいて鉛電池の電池状態を判定する状態判定手段とを備え、鉛電池から供給された電力で作動する電池状態判定装置および該電池状態判定装置を備えた自動車用鉛電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載された鉛蓄電池（以下、単に鉛電池という。）は、ガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車等において、エンジンの始動を確保するという点で重要な部品である。また近年、カーナビゲーション等の車載情報機器の普及や電動パワーステアリング等の補機の電気化に伴い車載電装品が増加しており、鉛電池は増大する電力供給に対応することも求められている。
【０００３】
鉛電池の充電・放電可能な電気エネルギーは、使用を重ねることで（経年で）減少することが不可避であるが、そのような状態でもエンジンの始動を確保し、エンジン停止時には車載電装品に必要な電力を供給しなければならない。このため、鉛電池の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）や健康状態（ＳＯＨ：State Of Health）等の電池状態を判定することは、エンジン始動性能を予測するという意味で有益である。
【０００４】
これまで、鉛電池の開回路電圧測定、交流を用いた内部抵抗測定、充電電流、放電電流測定等で鉛電池のＳＯＣ、ＳＯＨを判定する試みがなされてきた。この具体例を挙げると、スタータモータを始動する際の鉛電池の電圧を測定してＳＯＨを判定する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
電池状態判定装置全般、特に自動車に搭載してエンジン始動を行う鉛電池に電池状態判定装置を適用する場合には、装置を実用的なものとするために、その態様が重要である。一例を挙げると、状態表示手段や警報手段として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用し、電池状態検出装置を鉛電池の上面に取り付けたり、あるいは鉛電池と一体化する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
しかし、鉛電池の近傍に電池状態判定装置を取り付けたり、鉛電池と電池状態判定装置を一体化した電池状態判定装置付き鉛電池の場合、車両に搭載した後に錯誤等によって、装置を起動させられない場合が認められ、電池状態判定装置も機能を発揮できない場合もある。
【０００７】
この問題を解決するために、電池状態判定装置付き鉛電池を自動車に搭載した後に、確実に起動させることができる電池状態判定装置が提案されている（特許文献４参照）。この電池状態判定装置では、電池状態判定装置付き鉛電池を車両に搭載した後、通常の鉛電池の使用手順に従ってエンジンを始動させると、負荷となるセルモータに電流が流れ、同時に鉛電池の端子電圧が降下して、鉛電池の端子に接続された電池状態判定装置の電力供給スイッチがオン状態となる。このため、ユーザは装置起動に注意を払うことなく使用することができる。
【０００８】
【特許文献１】特許第３６７３８９５号
【特許文献２】特開２００５−３０４１７３号公報
【特許文献３】特開２００６−４７１３０号公報
【特許文献４】ＷＯ／２００６／０５９５１１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献４の電池状態判定装置において、錯誤により意図せずして電池状態判定装置付き鉛電池を車両に搭載してエンジン始動をさせてしまった後、使用を中止したい場合や、電池状態判定装置付き鉛電池を一回搭載した後、別の車両に乗せ替えて使用したい場合がある。前者の場合には電池状態判定装置が起動してしまっているために、装置が電力を消費し、鉛電池が放電してしまうという問題が生じる。後者の場合には、電池状態判定装置が起動後、電池の特性や車両の特性を記憶して、電池状態を判定するような方式を採用している形態では、記憶されたデータは当初に搭載された車両のものであるため、これを他の車両に載せ替えると、車両の特性が一般的には異なっているので、正しい判定ができなくなると考えられる。現在では判定精度を高めるために、このように種々の初期のデータを記憶してこれを用いて判定することが一般的である。従って、特許文献４における電池状態判定装置は、ある特定の使用形態においてではあるが、改良の余地が認められる。
【００１０】
本発明は上記事案に鑑み、使用上の便宜を付加した電池状態判定装置および該電池状態判定装置を備えた自動車用鉛電池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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、自動車用鉛電池の電圧を測定する電圧測定手段と、前記電圧測定手段で測定された電圧に基づいて前記鉛電池の電池状態を判定する状態判定手段とを備え、前記鉛電池から供給された電力で作動する電池状態判定装置において、装置を起動させるための外部入力信号１の受信をトリガとして装置を起動させる装置起動手段と、装置が起動した後に、装置の作動を停止させるための外部入力信号２の受信をトリガとして装置の作動を停止させるとともに装置を起動前の初期状態に戻す初期化手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本態様では、装置起動手段が、装置を起動させるための外部入力信号１を受信すると、受信した外部入力信号１をトリガとして装置を起動させる。このため、装置起動時までの電池状態検出装置による鉛電池の電力消費を抑えることができる。装置が起動すると、電圧測定手段により鉛電池の電圧が測定され、状態判定手段により電圧測定手段で測定された電圧に基づいて鉛電池の電池状態が判定される。そして、初期化手段が、装置が起動した後に、装置の作動を停止させるための外部入力信号２を受信すると、受信した外部入力信号２をトリガとして装置の作動を停止させるとともに装置を起動前の初期状態に戻す。このため、誤って装置を作動された場合に装置を停止させたり、鉛電池を他の車両に載せ換えることができ、電池状態判定装置の使用上の便宜が付加される。
【００１３】
本態様において、少なくとも電圧測定手段で測定した電圧データ、状態判定手段で判定した判定データおよび状態判定手段で鉛電池の電池状態を判定するまでに生成した中間データのいずれかを記憶する記憶手段を備え、初期化手段は、外部入力信号２の受信をトリガとして装置の作動を停止させるとともに記憶手段に記憶されたデータを消去するようにしてもよい。また、電圧測定手段で測定された電圧から鉛電池のエンジン始動時の最低電圧値Ｖｓｔを算出するＶｓｔ算出手段と、Ｖｓｔ算出手段で算出された最低電圧値Ｖｓｔのうち鉛電池の無劣化状態における最低電圧値Ｖｓｔ０を算出するＶｓｔ０算出手段と、Ｖｓｔ０算出手段で算出された最低電圧値Ｖｓｔ０を記憶する記憶手段とを備え、状態判定手段は、記憶手段に記憶された最低電圧値Ｖｓｔ０とＶｓｔ算出手段で算出された直近の最低電圧値Ｖｓｔとに基づいて鉛電池の健康状態を判定し、初期化手段は、外部入力信号２の受信をトリガとして装置の作動を停止させるとともに記憶手段に記憶された最低電圧値Ｖｓｔ０を消去するようにしてもよい。この場合、記憶手段は、不揮発性メモリであり、Ｖｓｔ算出手段で算出された最低電圧値Ｖｓｔを所定時間ごとにさらに記憶し、初期化手段は記憶手段に記憶された最低電圧値Ｖｓｔ０および最低電圧値Ｖｓｔを消去するようにしてもよい。
【００１４】
また、本態様において、外部入力信号１および外部入力信号２は、電圧信号または電流信号であってもよく、外部入力信号１は鉛電池に負荷が接続されたときに生じる鉛電池の端子電圧の低下信号であり、外部入力信号２はスイッチによる電圧信号または電流信号であってもよい。さらに、装置起動手段で装置が起動した時点を起点として時間を計測する計時手段と、計時手段で計測された時間が所定時間以内かを判断する判断手段と、判断手段が所定時間以内と判断したときに、初期化手段による装置の停止および記憶手段に記憶されたデータの消去を許容し、判断手段が所定時間を越えると判断したときに、初期化手段による装置の停止および記憶手段に記憶されたデータの消去を禁止する初期化許容／禁止手段とを備えるようにしてもよい。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、第１の態様の電池状態判定装置を備えた自動車用鉛電池である。第２の態様の鉛電池においても、第１の態様と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、装置起動手段により装置を起動させるための外部入力信号１の受信をトリガとして装置が起動するので、装置起動時までの電池状態検出装置による鉛電池の電力消費を抑えることができ、初期化手段により、装置が起動した後に、装置の作動を停止させるための外部入力信号２の受信をトリガとして装置の作動が停止するとともに装置が起動前の初期状態に戻るので、誤って装置を作動された場合に装置を停止させたり、鉛電池を他の車両に載せ換えることができ、電池状態判定装置の使用上の便宜が付加される、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】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明を自動用鉛電池（型式：６５Ｂ２４Ｒ）に適用した実施の形態について説明する。
【００１８】
（構成）
図１に示すように、本実施形態の鉛電池１０は、電池容器となる略角型の電槽８を有しており、電槽８内には合計６組の極板群が収容されている。電槽８の材質には、成形性、絶縁性および耐久性等の点で優れる、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）等の高分子樹脂を選択することができる。各極板群は、複数枚の負極板および正極板がセパレータを介して積層されており、セル電圧は２．０Ｖとされている。従って、鉛電池１０の公称電圧は１２Ｖである。電槽８の上部は、電槽８の上部開口を密閉するＰＥ等の高分子樹脂製の上蓋９に接着ないし溶着されている。
【００１９】
上蓋９には、鉛電池１０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７が立設されている。また、上蓋９には、鉛電池１０の充電状態（ＳＯＣ）および健康状態（ＳＯＨ）を判定する電池状態判定装置としてのユニット１が収容（内蔵）されている。
【００２０】
図２に示すように、ユニット１は、鉛電池１０の出力端子７に接続されユニット１を起動させる装置起動手段としての起動回路１１と、起動回路１１を介して鉛電池１０から供給される電源を５Ｖ電源に変換する電源回路１２と、マイクロプロセッサ、ＡＤコンバータ、ＤＡコンバータ、不揮発性のＥＥＰＲＯＭ等を有して構成された演算部１３と、コイル式のブザー（不図示）、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警告音を発生させる報知部１４と、スイッチ３（図１参照）、複数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）、トランジスタや抵抗等を有して構成されＬＥＤを点灯ないし点滅させて鉛電池１０の電池状態を表示する操作表示部２と、を備えている。
【００２１】
起動回路１１は、ＷＯ／２００６／０５９５１１公報に開示されているように、鉛電池１０の出力端子７に設定値を越える負荷（セルモータ）が接続される前の状態にあるときにオフ状態を保持して鉛電池１０から演算部１３（電源回路１２）への電力供給を遮断している主スイッチと、鉛電池１０に負荷が接続されたときに生じる鉛電池１０の端子電圧の降下を検知して主スイッチをオン状態にするスイッチ駆動回路と、演算部１３に接続され演算部１３から２値ハイレベル信号（Ｖｏｎ）が入力されている限り主スイッチをオン状態に維持するラッチ回路と、を有している。
【００２２】
ユニット１の起動回路１１は上蓋９内で図示しない接続導体により出力端子７に接続されており、演算部１３、報知部１４、操作表示部２の作動電源は電源回路１２を介して鉛電池１０から供給される。操作表示部２を構成するＬＥＤは、鉛電池１０の電池状態（ＳＯＣ、ＳＯＨ）を示す４つのＬＥＤで構成されている。報知部１４は、回路基板とブザーを実装した副回路基板とで構成されており、図１に示すように、副回路基板のブザーが実装された回路基板上の位置にはブザー放音孔６が形成されている。なお、ユニット１の上面は上蓋９の上面と略同一平面を形成している。
【００２３】
（動作）
次に、ユニット１の動作について演算部１３のマイクロプロセッサを主体として説明する。マイクロプロセッサの主要動作は、鉛電池１０の電圧を監視（測定）し、鉛電池１０のＳＯＨやＳＯＣが予め設定された判定しきい値より低下したと判定したときに、エンジン停止後に、ブザーでユーザ（ドライバ）に警告を与えるものであるが、詳しくは以下の通りである。
【００２４】
マイクロプロセッサは、所定時間（例えば、１ｍｓ）毎に、電圧測定用Ａ／Ｄコンバータを介して鉛電池１０のデジタル電圧値を取り込んでおり、取り込んだ電圧値に基づいて鉛電池１０のＳＯＣ、ＳＯＨを決定（算出）する。なお、マイクロプロセッサはサーミスタ等の温度センサおよび温度測定用Ａ／Ｄコンバータを介して鉛電池１０の温度測定を行い、取り込んだ温度値により、例えば、室温（２５°Ｃ）におけるＳＯＣ、ＳＯＨに温度補正する。
【００２５】
＜ＳＯＣ、ＳＯＨの決定＞
ＳＯＣを決定するのには、開回路電圧（ＯＣＶ）を測定するのが簡単である。このためには、各ＳＯＣの鉛電池についてＯＣＶのデータを予め取得し、ＯＣＶとＳＯＣとの関係式ないしマップを作成しておき、電圧測定用Ａ／Ｄコンバータを介して測定したＯＣＶから関係式ないしマップを利用してＳＯＣを逆算する。
【００２６】
また、ＳＯＨは鉛電池の内部抵抗と強い相関がある。鉛電池の内部抵抗測定にはいわゆる直流法を用いることができる。直流法は、例えば、鉛電池のＯＣＶおよび放電時の最低電圧値Ｖｓｔをそれぞれ測定し、これらの差から内部抵抗を求める方法である。内部抵抗からＳＯＨを決定するためには、ＳＯＣを決定する場合と同様に、各ＳＯＨの鉛電池について内部抵抗のデータを予め取得しておき、関係式ないしマップを利用して、測定された鉛電池の内部抵抗からＳＯＨを計算するようにすればよい。この詳細は、例えば、上述した特許文献２に開示されている。
【００２７】
一方、ユニット１は、測定した鉛電池１０の電圧に基づいてエンジン状態を判定する機能を有している。すなわち、マイクロプロセッサは、鉛電池１０の電圧を常時監視（測定）し、測定した電圧の変化より、エンジン始動、エンジン起動中、エンジン停止のエンジン状態を判定する。
【００２８】
＜エンジン始動＞
一般に、ガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車等の内燃機関を有する車両では、鉛電池から電力を供給しセルモータを回して、エンジンを始動する。この際、大電流が流れるが、それに伴い、鉛電池１０の端子間電圧は大きく降下する。このときの電圧降下および電流の時間変化を測定すると、セルモータに電流が流れ始めた直後に、鋭いピーク状の大電流が流れ、同時に鉛電池１０の端子間電圧は鋭い谷状の電圧降下を示す（図４参照）。このときの最低電圧値ＶｓｔがＳＯＨを決定するときのデータとなる。
【００２９】
マイクロプロセッサは、鉛電池１０の電圧を監視することで、エンジン始動を検知する。また、鉛電池１０の放電開始時に測定された最初の最低電圧を、上述したようにＳＯＨを決定するための最低電圧値Ｖｓｔとして算出する。
【００３０】
このようにしてマイクロプロセッサは常時あるいは随時、ＳＯＣ、ＳＯＨの演算を行う。演算されたＳＯＣ、ＳＯＨの値は演算の都度、予め設定された判定しきい値との比較を行う。ＳＯＣ、ＳＯＨの値が判定しきい値より低下していた場合は、報知タイミングに合わせて報知するための準備動作を行う。ユニット１が鉛電池１０の上蓋９に収容されているため、ユニット１は、鉛電池１０が設置される場所に配置される。多くはエンジンルーム内であり、または車室等の自動車内であり、ブザーが発する警報音は、走行中は車両のノイズにより聞こえにくい。このため、ユニット１が発する警報音の発生をユーザが警報音を聞きやすいタイミングで発し、ユーザに警報音が確実に伝達されるようにしている。なお、ユニット１は、ＤＡコンバータを介してブザーを作動させるトランジスタのゲートにハイレベル信号を送出して警告音を発生させる。
【００３１】
＜起動回路＞
ユニット１は、エンジン始動時のセルモータを駆動させるための放電の電圧降下を起動回路１１が捉え、電源回路１２を介して演算部１３（マイクロプロセッサ）等に電源の供給が開始され、演算部１３が起動して電池状態判定の動作が開始される。
【００３２】
＜外部信号によるユニット停止＞
通常はこのようにして起動したユニットをそのまま使用するようにすればよいが、本実施形態では、上述したように、誤ってユニットを起動させてしまった時や鉛電池１０を別の車両に乗せ替えたい時など、ユニット１を停止させたい場合に、外部入力信号でユニット１の動作停止を行うことができるようにする。好ましい形態としてはユーザが自分で操作できる位置に設置されたスイッチの信号でユニット停止を行うことができるようにする。その際の動作を以下に説明する。
【００３３】
スイッチ３は、ボタンを押すことで動作する、タクトスイッチ等が好ましいが、モーメンタル動作するその他のスイッチも使用可能である。誤操作によるユニット停止を避けるためには、スイッチ３をある一定時間継続操作、いわゆる長押しでユニット停止するようにすることが望ましい。長押し時間は少なくても数秒以上、好ましくは５秒以上に設定するのがよい。このように長押し時のみ、ユニット停止するようにすることで、通常の短い時間の押し動作では、直近の判定結果をＬＥＤで表示するようにすればよく、別途スイッチを追加することなく本発明を実現可能である。
【００３４】
また、ユニット停止を行う外部入力信号としては、スイッチ３からの入力信号の他に、例えば、電圧信号や電流信号を用いることもできる。この場合、通常使用ではあり得ないような電圧や電流を端子７に印加する。一例としては、１８〜２０Ｖ程度の高い電圧を数秒程度印加することなどである。この場合はこのような電圧を発生させる装置を別途用意することが好ましい。
【００３５】
＜データの不揮発性メモリへの保存＞
ユニット１では、鉛電池１０の使用を開始したときの電池の初期データを、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶するようにする。そして、使用中の状態判定は、初期データとの比較において行う。こうすることで、搭載車両の特性差による判定誤差の発生を最小限とすることができ、また、鉛電池１０の使用期間、環境温度その他の電池状態判定に必要なデータも保存可能となる。
【００３６】
＜ユニット停止時のデータの初期化＞
ただし、このような方法を採用した場合、ユニット１の使用を開始して、鉛電池１０の初期データをすでに記憶しているような場合、ユニット１の停止及びその後別車両への鉛電池１０の載せ替えを行った場合、不都合が生じる。ユニット１は最初の車両での鉛電池１０の初期データをもとに判定するため、判定の精度が大きく低下することが考えられるからである。
【００３７】
このようなことを避けるため、本実施形態では、スイッチ操作によるユニット１の動作停止時にＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリの内容を初期化するようにする。このようにすることで載せ替えを行った車両においてユニット１を再度起動する際に、最初の車両で使用した影響をなくすことができる。
【００３８】
ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリの内容を初期化するタイミングは、場合によっては、ユニット１の動作停止時ではなく、停止後に再度起動する際でもよい。通常のマイクロプロセッサにおいては、起動時に内部状態を初期化する、いわゆるパワーオンリセット動作することが多いが、この動作の後にＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリの内容を初期化させるようにしてもよい。
【００３９】
＜ユニット停止及び初期化の禁止等＞
このような、スイッチ操作によるユニット停止とＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリの内容を初期化する方法は、この方法のみを採用することで不都合が発生するケースが考えられる。例えば、最初に搭載した車両で、鉛電池１０が劣化するほどの長期間使用した後に、別車両への鉛電池１０の載せ替えを行った場合である。このときは載せ替えられた車両での初期データは劣化した鉛電池１０で取得されることになり、判定の精度が大きく低下することが考えられる。
【００４０】
この事態を避けるため、ユニット１および鉛電池１０を使用開始してからある程度の期間が経過した場合には、スイッチ操作等によるユニット停止とＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリの内容を初期化することができなくなるようにするとよい。通常の使用形態では１年程度では鉛電池１０の目立った劣化は起こらず、この期間内なら初期化を可能とすることができる。しかし、好ましくは初期化可能期間を確実に劣化が進行していない３ヶ月程度に制限することが好ましい。より好ましくは１ヶ月程度にするのがよい。また、ユニット１自体が劣化状態のデータを保持するような態様では、初期化しようとしている時点での劣化状態により、劣化が進行している場合は初期化不可能とすることも可能である。
【００４１】
＜ユニット停止及び初期化の実行の報知＞
このようなスイッチ操作等によるユニット停止及びＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリの内容を初期化する際には、何らかの方法でユーザに知らしめるようにすることが好ましい。ユニット１が、本実施形態のようにブザーのような発音素子を装備しているならば、ユニット停止及び初期化実行時に、通常動作とは異なった動作で鳴動するようにすればよい。また、ＬＥＤ等の表示素子を装備している場合は、複数のＬＥＤの同時点滅を繰り返すなどの通常の表示とは異なった動作を行うようにすればよい。
【実施例】
【００４２】
次に、フローチャートを参照して、ユニット１のマイクロプロセッサ（以下、ＭＰと略称する。）の動作について、鉛電池１０の劣化を判定するための劣化判定ＳＯＨを判定する際の動作を中心にさらに詳述する。
【００４３】
鉛電池１０が車両に搭載され、上述したように、鉛電池１０からセルモータに電力を供給するエンジン始動時には大電流が流れ、同時に鉛電池１０の端子電圧は大きく降下する。起動回路１１はこの電圧降下を外部入力信号１として捉え、スイッチ駆動回路が主スイッチをオフ状態からオン状態に移行させる。これにより、電源回路１２は起動回路１１を介して鉛電池１０と接続され、作動電源を演算部１３、報知部１４および操作表示部２に供給する。演算部１３に電源が供給されると、ＭＰは、鉛電池１０の劣化を判定するための劣化判定ルーチンを実行する。
【００４４】
図３に示すように、劣化判定ルーチンでは、まず、ステップ１０４において、ＲＯＭに格納されたプログラム、後述する判定しきい値Ｖｔｈ等を含むプログラムデータをＲＡＭに展開する初期設定処理を実行する。また、この初期設定処理では、起動回路１１の主スイッチをオン状態に維持するために、ラッチ回路にハイレベル信号の出力を開始するとともに、内部時計により、起動回路１１でユニット１（演算部１３）が起動した時点を起点として時間の計測を開始する。
【００４５】
次に、ステップ１０６では、スイッチ３が５秒以上押下された（外部入力信号２が入力された）か否かを判断することにより、ユニット１の停止信号が入力されたか否かを判断する。ステップ１０６で否定判断のときには、次のステップ１０８において、エンジン始動があるまで待機する。ＭＰは、上述したエンジン状態判定によりエンジン始動を判定する。従って、鉛電池１０が車両に搭載された最初のエンジン始動時には、ステップ１０４〜ステップ１０６までの一連の処理が実行される。エンジン始動と判定したときには、次のステップ１１０で、ＲＡＭに格納された電圧値を参照して、鉛電池１０の放電開始時に測定された最低電圧値であって、鉛電池１０の放電開始後１５ｍｓ以内に測定された最低電圧値を、エンジン始動時の最低電圧値Ｖｓｔとして算出する。なお、ＭＰは温度センサおよび温度測定用Ａ／Ｄコンバータを介して鉛電池１０の温度測定を行い、取り込んだ温度値により、最低電圧値Ｖｓｔを、室温における電圧値に温度補正する。
【００４６】
次のステップ１１２では、無劣化状態の鉛電池１０のエンジン始動時の最低電圧値Ｖｓｔ０が既に取得されているか否かを、ＥＥＰＲＯＭを参照して判断する。すなわち、ＥＥＰＲＯＭの所定番地に、最低電圧値Ｖｓｔ０の値が書き込まれていれば、最低電圧値Ｖｓｔ０は既に取得されていると（肯定）判断し、ヌルであれば、最低電圧値Ｖｓｔ０は取得されていないと（否定）判断する。
【００４７】
ステップ１１２での判断が否定のときは、ステップ１１４において、ステップ１１０で算出した最低電圧値Ｖｓｔが、無劣化状態の鉛電池１０のエンジン始動時の最低電圧値Ｖｓｔ０の条件を満たすか否かを判断する。この条件は、例えば、（１）鉛電池１０が自動車に取り付けられた（使用が開始された）ときから３ヶ月以内であること、かつ、（２）エンジン始動前の鉛電池１０のＯＣＶ（例えば、前回のエンジン停止後６時間経過時の開回路電圧）が１２．５Ｖ以上であること、とすることができる。なお、条件（１）からも明らかなように、鉛電池１０の無劣化状態とは、ＳＯＨが１００％の完全無劣化状態のみをいうのでなく、鉛電池１０が健全な初期状態での実質的な無劣化状態をいう。
【００４８】
ステップ１１４で否定判断のときは、無劣化状態の鉛電池１０のエンジン始動時の最低電圧値Ｖｓｔ０を取得するためにステップ１０６に戻り、肯定判断のときは、ステップ１１６において、ステップ１１０で算出した最低電圧値Ｖｓｔを、無劣化状態の鉛電池１０のエンジン始動時の最低電圧値Ｖｓｔ０として、ＥＥＰＲＯＭに格納して（書き込んで）、ステップ１１８へ進む。
【００４９】
一方、ステップ１１２での判断が肯定のときは、ステップ１１８でＥＥＰＲＯＭから無劣化状態の鉛電池１０のエンジン始動時の最低電圧値Ｖｓｔ０を読み出し、次のステップ１２０で電圧差ΔＶｓｔ（＝Ｖｓｔ０−Ｖｓｔ）を算出する。すなわち、電圧差ΔＶｓｔをＥＥＰＲＯＭに格納された最低電圧値Ｖｓｔ０から直近のエンジン始動時の最低電圧値を引くことによって求める。図５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５では、無劣化状態の鉛電池のエンジン始動時の最低電圧値をＶｓｔ０、劣化後のエンジン始動時の最低電圧値をＶｓｔで表している。図５から明らかなように、鉛電池の劣化が進むにつれて、無劣化状態での最低電圧値Ｖｓｔ０と劣化後の最低電圧値Ｖｓｔとの電圧差ΔＶｓｔ（＝Ｖｓｔ０−Ｖｓｔ）は大きくなる。
【００５０】
次のステップ１２２では、判定しきい値Ｖｔｈを読み出し、ステップ１２４において、電圧差ΔＶｓｔが判定しきい値Ｖｔｈより大きいか否かを判断する。否定判断のときは、鉛電池１０の交換を必要とする程劣化が進んでいないため、ユーザ（ドライバ）に警告を発する必要がないので、ステップ１０６へ戻る。
【００５１】
一方、ステップ１２４で肯定判断のときには、次のステップ１２６において、エンジンが停止するまで待機する。ＭＰは、（１）エンジン起動中と判断した後に、鉛電池１０の電圧がある一定値ｂ以下になった場合：エンジン起動状態からエンジン停止状態になったと判定する。ｂの電圧値には、例えば、鉛電池１０のＯＣＶの１０３〜１０８％の電圧値を用いることができる。また、（２）エンジン起動中と判断した後に、鉛電池１０の電圧がある一定値ｃ以上の速度で低下し、かつ、電圧の降下幅がある一定値ｄ以上の場合：エンジン起動状態からエンジン停止状態になったと判定する。ｃの電圧低下速度として１．０〜４．０Ｖ／ｓ、また、ｄの電圧降下幅として０．０５〜０．２０Ｖを用いることができる。さらに、（３）エンジン起動中と判断した後に、鉛電池１０の電圧がある一定値ｅ以下に低下し、かつ、そのときの電圧の変化幅が、ある一定値ｆの時間幅で、ある一定値ｇ以下になった場合：エンジン起動状態からエンジン停止状態になったと判定する。ｅの電圧値として鉛電池１０のＯＣＶの１０２〜１０９％の電圧値、ｆの値として０．０１〜１．０ｓ、ｇの電圧の変化幅として０．１〜０．３Ｖを用いることができる。ＭＰは、（１）〜（３）のいずれかに該当したときに、エンジンが停止したものと判定する。エンジン停止と判定したときは、次のステップ１２８において、鉛電池１０が要交換である旨を、以下に述べるように、ブザーによる聴覚的手段およびＬＥＤによる視覚的手段で報知してステップ１０６へ戻る。
【００５２】
鉛電池１０の上蓋９にユニット１が収容されているため、ユニット１は、鉛電池１０が設置される場所に配置される。多くはエンジンルームまたは車室等の自動車内であり、ブザーが発する警報音は、走行中は車両のノイズにより聞こえにくい。このため、ユニット１が発する警報音の発生タイミングを以下のように設定して、ユーザが警報音を聞きやすいタイミング（例えば、エンジン停止後、ユーザが車外へ出て警告音が聞こえるタイミング）で発し、ユーザに警報音が確実に伝達されるようにしている。このため、ユニット１は、エンジンが停止したと判定した後、直ちに、Ｄ／Ａコンバータを介してＬＥＤを点灯させるトランジスタのゲートにハイレベル信号を出力してＬＥＤを点灯させるとともに、所定時間経過後、別のＤ／Ａコンバータを介してブザーを作動させるトランジスタのゲートにハイレベル信号を送出して警告音を発生させる。
【００５３】
エンジン起動状態からエンジンを停止するタイミングにおいて、ユーザは、自動車から降り、ドアを閉め、ドアをロックして、自動車から離れる、という一連の動作を行うことが多いと推定される。従って、警告音を発生させる場合に、エンジンが停止したと判定したタイミングから一定のタイムラグを設けて報知すれば、警報がユーザに伝達される可能性が高くなる。報知開始タイミングに加えて、ブザーの警告音による報知継続時間もまた報知の重要な要因である。
【００５４】
これらの具体的な時刻、時間としては、例えば、ブザーによる報知開始はエンジン停止後０〜６０秒までの間に行われることが好ましい。報知継続時間は２秒以上であることが好ましく、最大数分間報知し続けることが好ましい。また、これらの時刻、時間の最適値は、車両の使用形態によって異なるので、鉛電池１０の用途に応じて、個々のケースにより決定するようにすればよい。なお、本例の鉛電池１０は一般乗用車用のもので、ブザーによる警告音の報知継続時間を約３０秒に設定している。
【００５５】
ユニット１によればほとんどの場合、警報音をユーザに確実に伝達できるが、実際には数回の聞き逃しが発生することを想定して、警報音を発生させる判定しきい値Ｖｔｈは余裕を持ってやや高めに設定しておくことが好ましい。
【００５６】
一方、ＬＥＤによる鉛電池１０の電池状態の表示では、エンジン停止後、直ちに、ＬＥＤを点灯させて表示する。その時間は、本実施形態では約５分間である。また、ユニット１は、操作表示部２にスイッチ３を配置している。ブザーによる警告音を聞いた、または、電池状態を知りたいと希望するユーザが鉛電池１０の健康状態を確認できるようにするためである。すなわち、このスイッチ３による入力があった場合、電池状態をＬＥＤで表示するようにして、ユーザが任意に電池状態を把握できるようにしている。なお、本例では、鉛電池１０の要交換を表示するＬＥＤは、ユーザの注意を喚起するため、赤色ＬＥＤを用い点灯させるようにしている。
【００５７】
また、図３では捨象したが、ＭＰは、一定時間（例えば、２週間＝３３６時間）毎に、ＥＥＰＲＯＭに鉛電池１０の直近の最低電圧値Ｖｓｔを格納している。これにより、後日、必要に応じて、ＥＥＰＲＯＭ内のデータを参照することで、鉛電池１０の劣化経緯を把握することができる。
【００５８】
一方、ステップ１０６で肯定判断がなされた場合には、ステップ１３０において、内部時計の経過時間を参照することによりユニット１（演算部１３）が始動してから３ヶ月が経過したかを判断する。否定判断のときには、鉛電池１０は実質的に無劣化と考えられるため、ステップ１３２において、ＥＥＰＲＯＭに格納したデータ（最低電圧値Ｖｓｔ０および一定時間毎に記憶されていた最低電圧値Ｖｓｔ）を消去するとともに、ラッチ回路に出力していた信号をローレベルとして劣化判定ルーチンを終了する。これにより、起動回路１１の主スイッチはオフ状態に移行し、演算部１３には電源回路１２を介して鉛電池１０からの電源供給が停止される。一方、肯定判断のときは、鉛電池１０の劣化が進んでいると考えられるため、ステップ１３４で、ＥＥＰＲＯＭに格納したデータの消去およびユニット１の停止を禁止するとともに、ＬＥＤおよびブザーにより初期化不能の報知を行い、ステップ１０８に戻る。
【００５９】
（効果等）
次に、ユニット１の効果等について説明する。
【００６０】
ユニット１では、起動回路１１が、鉛電池１０が車載され最初に鉛電池１０からセルモータに電力を供給することで出力端子７の電圧の降下信号（信号ユニット１を起動させるための外部入力信号１）を受信すると、受信した外部入力信号１をトリガとしてユニット１を起動させる。このため、ユニット起動時までのユニット１による鉛電池１０の電力消費および劣化促進が抑えられる。ユニット１（演算部１３）が起動すると、鉛電池１０の電圧が測定され、測定された電圧に基づいて鉛電池の電池状態が判定される。そして、ユニット１が起動した後に、ユーザによりスイッチ３が５秒以上押下されると（ユニット１の作動を停止させるための外部入力信号２を受信すると）、この信号をトリガとしてユニット１の作動を停止させるとともにユニット１を起動前の初期状態に戻す（ＥＥＰＲＯＭに格納されたデータを消去する。）。このため、誤ってユニット１を作動された場合にユニット１を停止させたり、鉛電池１０を他の車両に載せ換えることができ、ユニット１の使用上の便宜が付加される。また、スイッチ３が５秒以上押下されること（外部入力信号２の受信）により、ユニット１の動作が停止するため、ユニット停止後のユニット１による鉛電池１０の電力消費および劣化促進が抑えられるとともに、ＥＥＰＲＯＭ内のデータが消去されるために、他の車両に載せ替えても前の車両で測定したデータにより鉛電池１０の誤った状態判定をすることが防止される。
【００６１】
なお、上記実施例では、ＥＥＰＲＯＭに最低電圧値Ｖｓｔ０および一定時間毎に記憶されていた最低電圧値Ｖｓｔを格納する例を示したが、本発明はこれに限らず、ＭＰが判定した判定データおよび電圧差ΔＶｓｔ等の判定するまでに生成した中間データ等を記憶するようにしてもよい。
【００６２】
また、上記実施例では、実施形態の理解を促進するために、鉛電池１０のＳＯＨの判定についてのみ例示したが、鉛電池１０のＳＯＣについても実施形態の記載および背景技術欄に記載した公知の技術からＭＰがＳＯＣの判定を行うことができることは論を待たない。
【００６３】
さらに、上記実施例では、特許請求の範囲に記載した装置起動手段以外の各手段をソフトウエアにより実現した例を示したが、本発明はこれに限らず、ハードウエアで構成するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、ユニット１を停止させるとともにＥＥＰＲＯＭに格納されたデータを消去するためのスイッチ３を操作表示部２に設けた例を示したが、ＷＯ／２００６／０５９５１１号公報のように、起動回路１１にスイッチを設けるとともに押下時間を把握する回路を付加することで、スイッチ３を起動回路１１に配置するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は使用上の便宜を付加した電池状態判定装置および該電池状態判定装置を備えた自動車用鉛電池を提供するものであるため、電池状態判定装置および自動車用鉛電池の製造、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】
【００６６】
【図１】本発明が適用可能な実施形態の鉛電池の外観斜視図である。
【図２】実施形態の鉛電池に収容されたユニットのブロック回路図である。
【図３】ユニットの演算部のマイクロプロセッサが実行する劣化判定ルーチンのフローチャートである。
【図４】エンジン始動時の鉛電池の端子間電圧を模式的に示すグラフである。
【図５】無劣化状態の鉛電池のエンジン始動時の最低電圧値と劣化後の鉛電池のエンジン始動時の最低電圧値とを示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１  ユニット
２  表示部
３  スイッチ
１０  鉛電池（自動車用鉛電池）
１１  起動回路（装置起動手段）
１３  演算部（電圧測定手段の一部、状態判定手段、初期化手段、Ｖｓｔ算出手段、Ｖｓｔ０算出手段、計時手段、判断手段、初期化許容／禁止手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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