(57)【要約】【課題】車両用に用いられる鉛蓄電池において液面の状態を推定し、使用者に補水作業が必要となったことを告知することにより、使用者の点検作業の利便性向上を目的とする。【解決手段】鉛蓄電池の状態判定装置において、蓄電池端子間の電圧（Ｖ）を計測する計測手段を備え、計測された電圧（Ｖ）が所定値（Ｖｒ）以上である時間（Ｔ）を積算する時間積算手段を備え、この時間積算手段で得た積算時間（ΣＴ）が所定値である場合に、使用者に蓄電池への補水を促す告知を表示する表示手段を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛蓄電池の状態判定装置であって、前記状態判定装置は前記蓄電池端子間の電圧（Ｖ）を計測する計測手段を備え、計測された電圧（Ｖ）が所定値（Ｖｒ）以上である時間（Ｔ）を積算する時間積算手段を備え、この時間積算手段で得た積算時間（ΣＴ）が所定値である場合に、使用者に蓄電池への補水を促す告知を表示する表示手段を備えたことを特徴とする鉛蓄電池の状態判定装置。
【請求項２】
鉛蓄電池の状態判定装置であって、前記状態判定装置は前記蓄電池端子間の電圧（Ｖ）を計測する計測手段を備え、計測された電圧（Ｖ）が所定値（Ｖｒ）以上である時間（Ｔ）を積算する時間積算手段を備え、この時間（Ｔ）における前記蓄電池の温度（Ｓ）を計測する手段を備え、前記蓄電池の温度（Ｓ）の標準温度（Ｓｒ）に対する温度加速係数（ｋ）を求め、前記温度補正係数（ｋ）と前記時間（Ｔ）とから温度補正された時間（Ｔｃ）を求め、前記時間（Ｔｃ）を積算して求めた温度補正積算時間（ΣＴｃ）が所定値である場合に、使用者に蓄電池の補水を促す告知を表示する表示手段を備えたことを特徴とする鉛蓄電池の状態判定装置。
【請求項３】
前記鉛蓄電池の温度を計測する手段を備え、前記温度の上昇とともに、前記電圧（Ｖ）の所定値（Ｖｒ）を下降させることを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池の状態判定装置。
【請求項４】
前記鉛蓄電池に所定パターンの放電負荷が与えられた場合、これを検知して前記積算時間（ΣＴ）もしくは前記温度補正積算時間（ΣＴｃ）をリセットする手段を備えた請求項１、２もしくは請求項３に記載の鉛蓄電池の状態判定装置。
【請求項５】
請求項１、２、３もしくは４の状態判定装置を一体に備えた鉛蓄電池。
【請求項６】
前記鉛蓄電池は正極格子体および負極格子体としてＰｂ−Ｃａ合金を用いたことを特徴とする請求項１、２、３もしくは４に記載の鉛蓄電池の状態判定装置。
【請求項７】
正極格子体および負極格子体にＰｂ−Ｃａ合金を用いたことを特徴とする請求項５に記載の鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は始動用鉛蓄電池のように、電解液中の水分が減少した場合に補水が可能な鉛蓄電池の状態判定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に用いられる鉛蓄電池（以下、電池）は制御弁式のものといった一部のものを除き、使用中に減少した電解液に水分を補うための液口を有している。また、特許文献１に示されたように、電池の電槽側面には電解液面が正規の位置にあるかどうかを確認するための液面線が設けられているものもある。
【０００３】
そして電池の使用者は液面線で液面を確認し、特に液面が最低液面線よりも下となった場合には、液口から精製水を補給する、いわゆる補水作業を行う。このように、電池自体には液面を確認できる配慮がなされてきた。また、特許文献１１に示されたように、電解液面が最低液面線よりも低下し、負極ストラップが電解液から露出した場合、負極ストラップが腐食し、断線に到る場合があった。したがって、電解液面の管理は電池を安全に使用する上で欠かせないものである。
【０００４】
ところが、近年、車両に搭載される機器の増加や、車両自体の小形化により、電池の周囲には各種の機器が設置され、電池の液面を確認するのに必要な空間が失われつつある。また、これらの機器からの発した熱が電池に伝わって電池寿命に悪影響を与えないよう電池の周囲を断熱カバーで覆うことや、車両設計によっては液面の確認ができない位置に電池が搭載されることもあった。これらのことから、電池の液面確認作業はより困難、かつ手間を取るために、適切な期間の液面確認が行われない場合があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２９０１７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、車両用に用いられる鉛蓄電池において液面の状態を推定し、使用者に補水作業が必要となったことを告知することにより、使用者の点検作業の利便性向上を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、鉛蓄電池の状態判定装置であって、状態判定装置は蓄電池端子間の電圧（Ｖ）を計測する計測手段を備え、計測された電圧（Ｖ）が所定値（Ｖｒ）以上である時間（Ｔ）を積算する時間積算手段を備え、この時間積算手段で得た積算時間（ΣＴ）が所定値である場合に、使用者に蓄電池への補水を促す告知を表示する表示手段を備えたことを特徴とする鉛蓄電池の状態判定装置を示すものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る発明は、鉛蓄電池の状態判定装置であって、状態判定装置は蓄電池端子間の電圧（Ｖ）を計測する計測手段を備え、計測された電圧（Ｖ）が所定値（Ｖｒ）以上である時間（Ｔ）を積算する時間積算手段を備え、この時間（Ｔ）における蓄電池の温度（Ｓ）を計測する手段を備え、蓄電池の温度（Ｓ）の標準温度（Ｓｒ）に対する温度加速係数（ｋ）を求め、温度補正係数（ｋ）と時間（Ｔ）とから温度補正された時間（Ｔｃ）を求め、時間（Ｔｃ）を積算して求めた温度補正積算時間（ΣＴｃ）が所定値である場合に、使用者に蓄電池の補水を促す告知を表示する表示手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１の鉛蓄電池の状態判定装置において、鉛蓄電池の温度を計測する手段を備え、温度の上昇とともに、電圧（Ｖ）の所定値（Ｖｒ）を下降させることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る発明は、請求項１、請求項２もしくは請求項３の鉛蓄電池の状態判定装置において、鉛蓄電池に所定パターンの放電負荷が与えられた場合、これを検知して積算時間（ΣＴ）もしくは温度補正積算時間（ΣＴｃ）をリセットする手段を備えたものである。
【００１１】
さらに、本発明の請求項５に係る発明は、請求項１、請求項２、請求項３もしくは請求項４の状態判定装置を一体に備えた鉛蓄電池を示すものである。
【００１２】
また、本発明の請求項６に係る発明は、請求項１、請求項２、請求項３もしくは請求項４の鉛蓄電池の状態判定装置において、鉛蓄電池は正極格子体および負極格子体としてＰｂ−Ｃａ合金を用いたことを特徴とするものである。
【００１３】
そして、本発明の請求項７に係る発明は、請求項５の鉛蓄電池において、正極格子体および負極格子体にＰｂ−Ｃａ合金を用いたことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
▲１▼第１の実施形態
本発明の第１の実施の形態を図面を用いて説明する。図１に示したように本発明による鉛蓄電池の状態判定装置２は鉛蓄電池の電池電圧（Ｖ）を計測するための電圧計測手段３を備えている。電圧計測手段３からの電圧信号は時間積算手段４に入力される。時間積算手段では電圧（Ｖ）が所定電圧（Ｖｒ）以上となった時間の積算を行う。すなわち、図２に示した時間Ｔ１、時間Ｔ２、時間Ｔ３、時間Ｔ４…の総和を算出することにより、積算時間（ΣＴ）を得る。そして積算時間（ΣＴ）がある設定値に到達した時点で表示手段５により使用者に鉛蓄電池の補水を促す表示を行う。表示方法としては例えばＬＥＤの点滅などによる。
【００１５】
ここで所定電圧（Ｖｒ）は鉛蓄電池内部で水の電気分解反応がおこり、ガスが発生しはじめる電圧に設定する。すなわち、水の電気分解反応がおこる時間の総和（積算時間（ΣＴ））によって電気分解された水の量を推定し、減液量を推定するものである。そしてあらかじめ補水が必要となる積算時間（ΣＴ）を求めて設定し、積算時間がこの設定値に到達した時点で要補水の表示を行う。
【００１６】
▲２▼第２の実施形態
本発明の第２の実施形態は第１の実施形態において鉛蓄電池１の温度を計測する温度計測手段６を求めたものである。すなわち、温度上昇によって水の電気分解反応速度は増加し、結果として減液量が増加するため、この減液量の増加分を考慮して積算時間を算出するものである。
【００１７】
このための構成として、図２に示したように、時間Ｔ１における蓄電池の平均温度Ｓ１をもとめ、以降それぞれの時間Ｔｎ（ｎ＝１、２…）について平均温度Ｓｎ（ｎ＝１、２…）を求める。次に平均温度Ｓｎと任意に設定した標準温度Ｓｒとの温度差から温度補正係数ｋを求める。平均温度Ｓｎで時間Ｔｎ間の減液量が標準温度Ｓｒにおける時間Ｔｒのそれに相当する場合、この温度加速係数ｋを式（１）により求める。
【００１８】
ｋｎ＝Ｔｒ／Ｔｎ            式（１）
このｋ値を様々な蓄電池温度について予め求めており、時間Ｔｎと温度補正係数ｋとを乗ずることによって標準温度（Ｓｒ）に換算した場合の温度補正時間Ｔｃをそれぞれのｎについて求める。そしてこの温度補正時間Ｔｃを積算して温度補正積算時間（ΣＴｃ）を求める。そしてこの温度補正積算時間（ΣＴｃ）が所定値になった時点で表示手段５により要補水の告知を表示する。このような構成によれば、蓄電池の温度環境の変化があった場合でも、温度変化による減液量の変化を補正し、正確に要補水の表示を行うことができる。
【００１９】
また、他の温度補正の方法としては時間積算を行う所定電圧（Ｖｒ）に温度傾斜を設けるものである。具体的には蓄電池温度（Ｓ）の上昇にしたがい、ガス発生電圧も低下する。したがって所定電圧（Ｖｒ）を降下させる。これにより温度上昇によるガス発生量の増加とこれによる液減量の増加を補正し、正確に要補水の表示を行うことができる。
【００２０】
前記した第１および第２の実施形態による鉛蓄電池の状態判定装置２は鉛蓄電池１と一体に設けることも可能であることは言うまでもない。また、分離して設置する場合にはエンジンコンパートメント内の視認しやすい位置に設置すればよい。
【００２１】
また、本発明の状態判定装置２を適用する鉛蓄電池としては正極格子体および負極格子体としてＰｂ−Ｃａ合金といった減液量を増加させる程度のＳｂを含まない合金を用いたものが好ましい。このような鉛蓄電池の時間と減液量の関係は図３のＡに示したような、時間と減液量とがほぼ直線関係となるからである。したがって、このような鉛蓄電池に本発明を適用することにより、より正確に補水が必要な時期を使用者に告知することが可能となる。
【００２２】
一方、正極格子体として鉛−アンチモン合金、負極格子体として鉛−カルシウム合金を用いたものは図３のＢに示したように時間とともに減液速度が増加する。したがって、補水が必要な時期をより正確に推定するためにはこの減液速度の増加を勘案する必要がある。しかしその増加の程度は鉛蓄電池の使用履歴によって様々に変化するため、厳密に補正することは困難である。この面からも両極格子体にＰｂ−Ｃａ合金を用いた鉛蓄電池に適用することがより好ましい。
【００２３】
また、補水作業終了後には積算された時間をリセットすることが必要である。この機構として別途機械的なリセットスイッチを設けることができる。ところが鉛蓄電池がエンジンコンパートメントに設置されていることもあり、スイッチには防塵性や防水性が要求される。このようなスイッチは一般に高価格であるため、状態判定装置自体の価格低減の障害となる。
【００２４】
本発明では鉛蓄電池が所定のパターンで放電された時に積算時間をリセットすることもできる。例えばエンジン停止状態において、ライトを所定回数点滅させ、この放電パターンを電圧計測手段で検知した場合に積算時間をリセットすれば良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明してきたように、本発明の構成によれば鉛蓄電池の減液量を推定し、補水が必要な時点で使用者にそれを告知することができることから、使用者の点検作業の利便性を向上でき、工業的に極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による鉛蓄電池の状態判定装置を示す図
【図２】蓄電池電圧と蓄電池温度の経時変化を示す図
【図３】鉛蓄電池の減液量の経時変化を示す図
【符号の説明】
１      鉛蓄電池
２      状態判定装置
３      電圧計測手段
４      時間積算手段
５      表示手段
６      温度計測手段
【図１】
2004288588.tif 000003
【図２】
2004288588.tif 000004
【図３】
2004288588.tif 000005