(57)【要約】【課題】鉛蓄電池の電解液の減液量を監視して鉛蓄電池の破損を防止可能な鉛蓄電池の電解液監視装置を提供する。【解決手段】発電機から供給される鉛蓄電池の充放電電流を検出する充放電電流検出手段と（Ｓ１０）、充放電電流検出手段により検出される充放電電流を積算する充放電電流積算手段と（Ｓ１４）、充放電電流積算手段により積算した充放電電流の積算値が所定値以上になったとき、鉛蓄電池の電解液量が所定量減少したと判定する判定手段と（Ｓ１６）、判定手段により鉛蓄電池の電解液量が所定量減少したと判定されたとき、鉛蓄電池の電解液の補充を促す警報手段と（Ｓ１８）を備えるようにした。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関により駆動され、鉛蓄電池及び電気負荷に電力を供給する発電機と、
前記鉛蓄電池の充放電電流を検出する充放電電流検出手段と、
前記充放電電流検出手段により検出される充放電電流を積算する充放電電流積算手段と、
前記充放電電流積算手段により積算した充放電電流の積算値が所定値以上になったとき、前記鉛蓄電池の電解液量が所定量減少したと判定する判定手段と、
前記判定手段により前記鉛蓄電池の電解液量が所定量減少したと判定されたとき、前記鉛蓄電池の電解液の補充を促す警報手段と、
を備えたことを特徴とする鉛蓄電池の電解液監視装置。
【請求項２】
前記充放電電流検出手段は、前記電気負荷の消費電流を検出する消費電流検出手段と、前記発電機の発電電流を検出する発電電流検出手段とを備え、前記消費電流検出手段で検出される消費電流と前記発電電流検出手段により検出される発電電流との差に基づき充放電電流を検出することを特徴とする、請求項１記載の鉛蓄電池の電解液監視装置。
【請求項３】
前記充放電電流検出手段は、前記鉛蓄電池に出入りする充放電電流を検出することを特徴とする、請求項１記載の鉛蓄電池の電解液監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池の電解液監視装置に係り、詳しくは、鉛蓄電池の電解液の減液量を監視して鉛蓄電池の破損を防止する技術に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
車両には各種電装部品に電力を供給するために蓄電池（バッテリ）が搭載されており、一般には蓄電池として鉛蓄電池が採用されている。そして、車両には車両駆動用の内燃機関によって駆動される発電機が搭載されており、当該発電機によって発電された電力が上記鉛蓄電池に供給され、これにより鉛蓄電池への蓄電が行われる。
【０００３】
また、このような蓄電池に関し、オルタネータの作動を必要最小限に抑えるとともに蓄電池の充放電を抑制し、燃費の向上を図るとともに蓄電池の寿命低下を抑制する構成の装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１６９４７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、鉛蓄電池には、極板を浸すようにして電解液が充填されているが、一般に、この電解液は、１Ａｈ（アンペアアワー）充電超過となると約０．３４ｇの水が電気分解されて液減りすることが確認されている。
このように充電する度に液減りすることになると、鉛蓄電池の電力消費量が多く充電量が多いような場合には、急速に電解液が減少して極板が露出し、鉛蓄電池が破損するおそれがあり好ましいことではない。
【０００６】
例えば、近年では停車時等にアイドルストップを行う車両が増加しているが、このようなアイドルストップを行う車両では、アイドルストップを実施している間は発電機も停止するため、鉛蓄電池の電力は消費される一方であって電力消費量が多く、故に内燃機関の再始動後における充電量が多く、鉛蓄電池が破損する可能性が高い。
【０００７】
特に、最近は電解液の補充をしなくても比較的長期間に亘り使用可能なメンテナンスフリーバッテリが多用されつつあり、このようなメンテナンスフリーバッテリでは、車両の使用者（運転者等）は電解液に注意を払わない傾向にあるため、知らないうちに電解液が下限に達し、上記問題は顕著である。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、鉛蓄電池の電解液の減液量を監視して鉛蓄電池の破損を防止可能な鉛蓄電池の電解液監視装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の鉛蓄電池の電解液監視装置では、内燃機関により駆動され、鉛蓄電池及び電気負荷に電力を供給する発電機と、前記鉛蓄電池の充放電電流を検出する充放電電流検出手段と、前記充放電電流検出手段により検出される充放電電流を積算する充放電電流積算手段と、前記充放電電流積算手段により積算した充放電電流の積算値が所定値以上になったとき、前記鉛蓄電池の電解液量が所定量減少したと判定する判定手段と、前記判定手段により前記鉛蓄電池の電解液量が所定量減少したと判定されたとき、前記鉛蓄電池の電解液の補充を促す警報手段とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
即ち、上述したように、電解液は１Ａｈ（アンペアアワー）充電超過となると約０．３４ｇの水が電気分解されて液減りすることが確認されていることから、充放電電流検出手段によって鉛蓄電池の充放電電流を検出することにより、電解液の減少量を知ることができ、故に、充放電電流検出手段により検出される充放電電流を充放電電流積算手段により積算し、当該積算した充放電電流の積算値、即ち充電電流の積算値と放電電流の積算値の差が所定値以上になると、判定手段により上記関係に基づいて鉛蓄電池の電解液量が所定量減少したと判定され、警報手段により電解液の補充を促す警報が発せられる。
【００１０】
従って、鉛蓄電池の電解液が減量していることを容易且つ確実に把握して電解液の補充を行うようにでき、鉛蓄電池の破損が好適に防止される。
また、請求項２の鉛蓄電池の電解液監視装置では、前記充放電電流検出手段は、前記電気負荷の消費電流を検出する消費電流検出手段と、前記発電機の発電電流を検出する発電電流検出手段とを備え、前記消費電流検出手段で検出される消費電流と前記発電電流検出手段により検出される発電電流との差に基づき充放電電流を検出することを特徴としている。
【００１１】
従って、消費電流検出手段により検出される電気負荷の消費電流と発電電流検出手段により検出される発電機の発電電流との差から充放電電流を容易に算出可能である。
また、請求項３の鉛蓄電池の電解液監視装置では、前記充放電電流検出手段は、前記鉛蓄電池に出入りする充放電電流を検出することを特徴としている。
【００１２】
従って、充放電電流を直接且つ容易に検出可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係る鉛蓄電池の電解液監視装置の概略構成図が示されており、以下同図に基づいて本発明に係る鉛蓄電池の電解液監視装置の構成を説明する。
【００１４】
同図に示すように、車両駆動用のエンジン（内燃機関）１の近傍には、該エンジン１の駆動力によって回転作動し発電を行うオルタネータ（発電機）２が設けられており、オルタネータ２の出力端子から延びる電線３はバッテリ１０のプラス端子に接続されている。これにより、オルタネータ２により発電された発電電流Ｉｐがバッテリ１０に供給され、バッテリ１０の充電が行われる。なお、オルタネータ２には、過発電による破損を防止するため、オルタネータ２の作動状況に応じて発電量を制御する発電制御機構が設けられている。
【００１５】
ここに、バッテリ１０は、極板を浸すようにして電解液が充填された鉛蓄電池であり、定格電圧は例えば１２Ｖである。
また、同図に示すように、電線３からは分岐して電線４が延びており、該電線４は車両に搭載された各種電気負荷２０の入力端子に接続されている。これにより、各種電気負荷２０には、バッテリ１０からの電流或いはオルタネータ２によって発電された発電電流Ｉｐが流れることになる。実際には、バッテリ１０の出力電圧よりもオルタネータ２の発電電圧の方が高いため（例えば、１４．２Ｖ）、オルタネータ２の作動中は、オルタネータ２からの発電電流Ｉｐの一部がバッテリ１０に供給され、残部が各種電気負荷２０に消費電流Ｉｗとして供給されることになる。ここに、各種電気負荷２０としては、例えばランプ、音響機器、ワイパ等が揚げられる。
【００１６】
電線３のうち電線４との分岐よりもオルタネータ２側の部分には、オルタネータ２からの発電電流Ｉｐの電流値を検出する電流計（発電電流検出手段）５が介装されており、また電線４には、電気負荷２０に供給される消費電流Ｉｗの電流値を検出する電流計（消費電流検出手段）６が介装されている。
また、バッテリ１０には、バッテリ１０の温度を検出する温度センサ１２が取り付けられている。
【００１７】
また、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子コントロールユニット）３０が設けられており、このＥＣＵ３０により、エンジン１を含めた電解液監視装置の総合的な制御が行われる。
ＥＣＵ３０の入力側には、上述した電流計５、電流計６、温度センサ１２、オルタネータ２の発電制御機構の出力部等の他、アクセルペダル３２の操作量（アクセル開度）を検出するアクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）３４、アイドルスイッチ（アイドルＳＷ）３６、アイドルストップスイッチ（アイドルストップＳＷ）３８等の各種センサ類が接続されており、一方、出力側には、上記オルタネータ２の発電制御機構の入力部、電気負荷２０等の他、警報器４０等の各種デバイス類が接続されている。
【００１８】
アイドルストップＳＷ３８は、信号待ち等で車両が停止したような場合にエンジン１の作動を停止する所謂アイドルストップ機能を作動させるためのものであり、ＡＰＳ３４からの情報によりアクセルペダル３２が操作されていないことが検出されアイドルＳＷ３６がオンのときに当該アイドルストップＳＷ３８がオン操作されると、ＥＣＵ３０からエンジン停止信号が出力され、エンジン１への燃料供給が一時的に停止されてエンジン１の作動が停止される。なお、一旦停止したエンジン１は、クラッチ（図示せず）が切断されていることを条件にアクセルペダル３２が再び操作されると再始動するよう構成されている。
【００１９】
以下、このように構成された鉛蓄電池の電解液監視装置の作用を説明する。
上述したように、アイドルストップ機能が働くと、エンジン１の作動が停止されるため、当該エンジン１が停止している間は、オルタネータ２の作動も停止され、バッテリ１０に蓄電された電力は電気負荷２０によって消費される一方となり大きく減少する。
【００２０】
このようにバッテリ１０に蓄電された電力が大きく減少すると、エンジン１が再始動してオルタネータ２が再作動したときには、消費した電力を補充すべくバッテリ１０にはオルタネータ２からの発電電力が供給されて急速に充電が行われることになる。
ところで、上述したように、バッテリ１０においては、１Ａｈ（アンペアアワー）充電超過になると約０．３４ｇの水が電気分解されて電解液が減少することが確認されているため、このようにバッテリ１０の電力が大きく減少し、これを補うべく充電量が多くなると、電解液の液減りが増大し易くなる。
【００２１】
図２を参照すると、バッテリ１０使用開始後イグニションスイッチがオンである期間（ＩＧＯＮ時間）の減液量ΣＷが、アイドルストップ機能を有している場合とアイドルストップ機能の無い場合とで比較して示されているが、このようにアイドルストップ機能を有している場合には、電解液の減液量ΣＷが大きく、液減り限界量ΣＷｍａｘに早期に達し、極板が露出してバッテリ１０が破損するおそれがある。
【００２２】
そこで、本発明ではバッテリ１０の電解液の減液量を監視するようにしており、以下本発明に係る電解液監視手法について説明する。
図３を参照すると、本発明に係る電解液監視制御の制御ルーチンのフローチャートが示されており、以下当該フローチャートに沿い説明する。
ステップＳ１０では、電流計５によって検出される発電電流Ｉｐと電流計６によって検出される消費電流Ｉｗとの差に基づき、バッテリ１０に供給される充放電電流Ｉｃを演算する（Ｉｃ＝Ｉｐ−Ｉｗ）（充電電流検出手段）。
【００２３】
ステップＳ１４では、このようにして求めた充放電電流Ｉｃを積算し、積算値ΣＩｃを求める（充放電電流積算手段）。なお、充放電電流Ｉｃの積算は、図２に示すように、バッテリ１０使用開始後イグニションスイッチがオンである期間（ＩＧＯＮ時間）に亘り継続実施される。また、積算値ΣＩｃはＥＣＵ３０の不揮発性ＲＡＭに記憶されるので、イグニションスイッチがオフである間も記憶が保持される。
【００２４】
充放電電流Ｉｃの積算は、上記充放電電流と電解液の減液量との関係に基づけば、バッテリ１０使用開始後の減液量ΣＷを求めることに他ならず、即ち、ここでは、積算値ΣＩｃを求めることで減液量ΣＷを求めるようにしている。
ステップＳ１６では、このように求めた充放電電流Ｉｃの積算値ΣＩｃが所定の許容値ΣＩｃｍａｘ以上であるか否かを判別する（判定手段）。ここに、許容値ΣＩｃｍａｘは、上記液減り限界量ΣＷｍａｘ或いは液減り限界量ΣＷｍａｘよりも若干少ない減液量ΣＷに対応した値に設定されている（図２参照）。判別結果が偽（Ｎｏ）で、積算値ΣＩｃが未だ所定の許容値ΣＩｃｍａｘに達していない場合には、当該ルーチンを繰り返し実行する。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で、積算値ΣＩｃが所定の許容値ΣＩｃｍａｘに達したと判定された場合には、ステップＳ１８に進む。
【００２５】
ステップＳ１８では、積算値ΣＩｃが所定の許容値ΣＩｃｍａｘに達したことを受けて警報器４０に電解液補充警報を出力する（警報手段）。つまり、積算値ΣＩｃが所定の許容値ΣＩｃｍａｘに達しているということは減液量ΣＷが液減り限界量ΣＷｍａｘに達しているか近づいているということであり、減液量ΣＷが液減り限界量ΣＷｍａｘに達した或いは達する前に電解液補充警報を発し、車両の運転者等にバッテリ１０の電解液を補充すべきことを認知させる。
【００２６】
これにより、運転者等がバッテリ１０に電解液を補充することにより、簡単な構成にしてバッテリ１０の破損が未然に防止され、バッテリ１０の延命化が図られる。特に、バッテリ１０がメンテナンスフリーバッテリである場合には、運転者等は電解液に注意を払わない傾向にあり、本発明の効果は有効である。
なお、バッテリ１０に電解液が補充されたときには、充放電電流Ｉｃの積算値ΣＩｃをゼロ値にリセットするようにする。
【００２７】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、特にアイドルストップ機能を有した場合について説明したが、これは電解液の減液量がとりわけ多いからであり、本発明は当然にアイドルストップ機能の無い場合であっても有効に適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１の鉛蓄電池の電解液監視装置によれば、電解液は１Ａｈ（アンペアアワー）充電超過になると約０．３４ｇの水が電気分解されて液減りするという関係に基づき、充放電電流を積算し、当該積算した充放電電流の積算値が所定値以上になると鉛蓄電池の電解液量が所定量減少したと判定して電解液の補充を促す警報を発するようにしたので、鉛蓄電池の電解液が減量していることを容易且つ確実に把握して電解液の補充を行うようにでき、鉛蓄電池の破損を好適に防止することができる。
【００２９】
また、請求項２の鉛蓄電池の電解液監視装置によれば、電気負荷の消費電流と発電機の発電電流との差に基づき充放電電流を検出するようにしたので、充放電電流を容易に算出することができる。
また、請求項３の鉛蓄電池の電解液監視装置によれば、鉛蓄電池に出入りする充放電電流を検出するようにしたので、充放電電流を直接且つ容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両に搭載された本発明に係る鉛蓄電池の電解液監視装置の概略構成図である。
【図２】バッテリ使用開始後イグニションスイッチがオンである期間（ＩＧＯＮ時間）の減液量ΣＷをアイドルストップ機能を有している場合とアイドルストップ機能の無い場合とで比較して示した図であって、併せて充放電電流Ｉｃの積算値ΣＩｃを示す図である。
【図３】本発明に係る電解液監視制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　エンジン
２　オルタネータ（発電機）
５　電流計（発電電流検出手段）
６　電流計（消費電流検出手段）
１０　バッテリ（蓄電池）
２０　電気負荷
３０　ＥＣＵ（電子コントロールユニット）
４０　警報器（警報手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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