(57)【要約】【課題】アイドル・ストップ・アンド・スタート方式に用いられる鉛蓄電池を長寿命化するための均等充電方式を提供する。【解決手段】アイドル・ストップ状態で運転者が自動車のアクセルを踏み込んでセル・モータを作動させてエンジンの再スタートをかけた際の鉛蓄電池の放電最低電圧（ＶＤ）と、エンジンの再スタート時における鉛蓄電池の充電最高電圧（ＶＣ）とを記憶する。そして、充電最高電圧（ＶＣ）と放電最低電圧（ＶＤ）との差（ＶＸ）が、一定値（ＶＯ）以上となった場合に均等充電をする。均等充電は定電圧で行い、充電電流が一定値以下になった状態を満充電状態と判断する。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイドル・ストップ・アンド・スタート方式で使用され、且つ、通常は満充電状態よりも少ない充電状態で使用される鉛蓄電池の均等充電方式において、
運転者が、アイドル・ストップ状態で自動車のアクセルを踏み込んでセル・モータを作動させてエンジンを再スタートをかけた際の鉛蓄電池の放電電圧と、エンジンの再スタート時における鉛蓄電池の充電電圧とを記憶し、該充電電圧と前記放電電圧との電圧差が一定値以上になった場合には、前記鉛蓄電池を均等充電することを特徴とする均等充電方式。
【請求項２】
前記充電電圧として、充電最高電圧を使用することを特徴とする請求項１記載の均等充電方式。
【請求項３】
前記放電電圧として、放電最低電圧を使用することを特徴とする請求項１記載の均等充電方式。
【請求項４】
前記充電電圧として充電最高電圧を使用し、前記放電電圧として放電最低電圧を使用することを特徴とする請求項１記載の均等充電方式。
【請求項５】
前記均等充電は、定電圧で、充電電流が一定値以下になるまで充電することを特徴とする請求項１〜４記載の均等充電方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイドル・ストップ・アンド・スタート方式に用いられる鉛蓄電池を、長寿命化するための均等充電方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の地球環境の保護や温暖化を抑制するために、二酸化炭素の排出量を削減する試みが各種産業界において重要視されており、自動車産業においても省燃費化が強く求められている。
【０００３】
そこで、自動車産業界では、交通信号や鉄道踏切りなどで、車両が停止している場合には、エンジンを一旦ストップさせ、アクセルを踏み込んで発進させようとした場合にエンジンを再スタートかける方式、いわゆるアイドル・ストップ・アンド・スタート方式（以下、ＩＳＳ方式と呼ぶことにする。）が検討されている。
【０００４】
なお、一般的にＩＳＳ方式では、図３に示されるようなシステムとなっている。すなわち、エンジンの回転により発電機によって発電され、該発電機は充電器１として作動して鉛蓄電池５を充電する。充電器１や鉛蓄電池５からの電力は、エアコンなどの負荷装置３ｂに供給される。
【０００５】
また、エンジンを再スタートさせる場合には、鉛蓄電池５からの電力によってセル・モータである負荷装置３ｂが作動する。なお、製造コストの面から発電機である充電器１と、セル・モータである負荷装置３ｂとして共通の部品（直流モータ）を用いることも可能である。
【０００６】
なお、鉛蓄電池５がほぼ満充電状態にある場合には、充電電流を供給してもそのエネルギーは主に電解液中の水の分解に使用されるために、電気エネルギーとして鉛蓄電池５に蓄えることができない。
【０００７】
すなわち、鉛蓄電池５が満充電状態の場合には、セル・モータ（負荷装置３ａ）の作動によって、エンジンに点火されて回転しても、充電器１が作動して余分な回転エネルギーを電気エネルギーとして鉛蓄電池５が吸収するという方式を達成することができない。
【０００８】
そこで、ＩＳＳ方式では、鉛蓄電池５の充電状態（一般的には、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）と略されており、以下、ＳＯＣと呼ぶことにする。）として、通常は満充電状態よりも少ない状態（ＳＯＣが５０〜９０％）で使用する必要がある。しかしながら、鉛蓄電池のＳＯＣが６０％以下の状態で長期間にわたり使用を続けると、充電されにくい硫酸鉛が負極活物質に蓄積し、その結果、鉛蓄電池の寿命が短くなるという問題点がある。
【０００９】
この問題点を解消するために、特開２０００−３５３５５０号公報において、一定期間毎に鉛蓄電池の充電電圧を通常よりも上昇させた状態で一定期間保持して満充電状態とし、いわゆる均等充電をして、充電されにくい硫酸鉛を除去して鉛蓄電池の寿命低下を抑制する方式が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の一定期間毎に均等充電をする方式は、以下に示すような欠点を有している。すなわち、前述の方式は使用によって鉛蓄電池の特性が劣化したような場合において、均等充電をするまでの期間をどのようにすべきかについての考慮がされていない点である。
【００１１】
そして、均等充電をするまでの期間が短かすぎると、均等充電の回数が多くなりすぎるために正極活物質の泥状化によって鉛蓄電池が早期に寿命となる傾向がある。一方、均等充電をするまでの期間が長すぎると、上記したような負極活物質の劣化によって鉛蓄電池が早期に寿命となる傾向が認められていた。
【００１２】
加えて、均等充電をする際において、鉛蓄電池が満充電状態まで充電されているか否かの判断をどのようにすべきかについても、充電制御方式上の困難性を有していた。
【００１３】
本発明の目的は、ＩＳＳ方式に用いられる鉛蓄電池について、長寿命化をすることが可能な均等充電方式を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明に係わる均等充電方式では以下の手段を用いている。すなわち、アイドル・ストップ後に、運転者がアクセルを踏み込むと、セル・モータが作動してエンジンを再スタートする。
【００１５】
再スタートをかけた際の鉛蓄電池電圧の放電最低電圧値（ＶＤ）と、その後にエンジンが再スタートをして発電機が作動して充電される際の充電最高電圧（ＶＣ）とを測定する。そして、それらの電圧差（ＶＸ＝ＶＣ−ＶＤ）が一定電圧値（Ｖ０）以上になったときに、定電圧で均等充電をするようにした。
【００１６】
ここで、均等充電の終了時期として、定電圧充電時における充電電流が、一定値以下になった時点を鉛蓄電池が満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）にあると判断するようにした。
【００１７】
すなわち、請求項１の発明は、アイドル・ストップ・アンド・スタート方式で使用され、且つ、通常は満充電状態よりも少ない充電状態で使用される鉛蓄電池の均等充電方式において、運転者が、アイドル・ストップ状態で自動車のアクセルを踏み込んでセル・モータを作動させてエンジンを再スタートをかけた際の鉛蓄電池の放電電圧と、エンジンの再スタート時における鉛蓄電池の充電電圧とを記憶し、該充電電圧と前記放電電圧との電圧差が一定値以上になった場合には、前記鉛蓄電池を均等充電することを特徴としている。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、充電電圧として、充電最高電圧を使用することを特徴としている。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、放電電圧として、放電最低電圧を使用することを特徴としている。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１記載の発明において、充電電圧として充電最高電圧を使用し、放電電圧として放電最低電圧を使用することを特徴としている。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項１〜４の発明において、均等充電は、定電圧で、充電電流が一定値以下になるまで充電することを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わる均等充電方式について、フローチャート（図１）、鉛蓄電池の充放電サイクル試験パターン（図２）及びＩＳＳ方式を用いたシステムの概略図（図３）を用いて詳細に説明する。
【００２３】
１．第１充電の内容（ステップ１）
キー・スイッチによって自動車がスタートすると、通常の走行中は第１充電に入る。すなわち、通常の走行中においてはエンジンが回転しており、その回転によって充電器１が作動している。この状態では、充電器１によって鉛蓄電池５の充電や、エアコンなどの電装品（負荷装置３ｂ）に電力が供給される。以下において、この状態での鉛蓄電池５への充電を第１充電と呼ぶことにする。
【００２４】
２．第１放電の内容（ステップ２）
自動車が道路信号などで走行を停止すると、エンジンの回転も停止して（この状態を、いわゆるアイドル・ストップ状態と呼んでいる。）、充電器１からの電力の供給が停止する。この状態では、鉛蓄電池５からエアコンなどの電装品（負荷装置３ｂ）に電力が供給される。以下において、この状態での鉛蓄電池５の放電を第１放電と呼ぶことにする。
【００２５】
３．第２放電の内容（ステップ３、４）
道路信号が青となり、運転者が自動車のアクセルを踏み込んでエンジンの再スタートをかけると、エアコンなどの電装品（負荷装置３ｂ）に加えて、セル・モータ（負荷装置３ａ）が作動するために鉛蓄電池５に大きな放電電流が流れる。以下において、この状態での鉛蓄電池５の放電を第２放電と呼ぶことにする。
【００２６】
ここで、第２放電時において、鉛蓄電池の電圧が最も低くなった状態の電圧を、放電最低電圧（ＶＤ）と呼ぶこととしてこの値をメモリに記憶する。すなわち、本発明に係わる均等充電方式では、アイドル・ストップ状態で運転者が自動車のアクセルを踏み込んで再スタートをかけた際の放電最低電圧（ＶＤ）を記憶して、後述するステップ８での判断に用いるようにした。
【００２７】
４．第２充電の内容（ステップ５、６）
セル・モータ（負荷装置３ａ）の作動によって、エンジンの再スタートをして吹き上がると発電機が充電器１として作動し、余分な機械エネルギーを鉛蓄電池５が電気エネルギーとして吸収する。したがって、いわゆるトルク吸収がかかり、自動車が急発進することを防止できるために、乗車している人が不快感を感じることもない。なお、以下において、この状態での鉛蓄電池５の充電を第２充電と呼ぶことにする。
【００２８】
ここで、第２充電時において、鉛蓄電池の電圧が最も高くなる電圧を、充電最高電圧（ＶＣ）と呼ぶこととしてこの値をメモリに記録する。すなわち、本発明に係わる均等充電方式では、エンジンの再スタート後の充電最高電圧（ＶＣ）を記憶して後述するステップ８での判断に用いるようにした。
【００２９】
５．均等充電判定（ステップ７、８、９）
上記した充電最高電圧（ＶＣ）と、放電最低電圧（ＶＤ）との電圧差（ＶＸ＝ＶＣ−ＶＤ）を計算する。ここで、本発明では、電圧差（ＶＸ）が所定電圧（ＶＯ）よりも大きくなった場合には、均等充電をしてから第１充電に戻るようにした。なお、均等充電方式としては、定電圧で充電するようにした。そして、定電圧での充電電流が一定値を下回った場合に、鉛蓄電池が満充電状態にあると判断して均等充電を終了することとした。このようにすると、従来から使用していた発電機をそのまま使用することができる。
【００３０】
一方、電圧差（ＶＸ）が所定電圧（ＶＯ）よりも小さい場合には、均等充電は不要と判断してそのまま第１充電に戻るようにした。
【００３１】
なお、図３において、説明を容易にするために、充電器１と負荷装置３ａという形で分けて記載しているが、コスト低減の点からこれらの機能を共有する発電機兼セル・モータを使用することもできる。
【００３２】
【実施例】
本発明の実施例について、以下に詳細に説明する。自動車での実際の試験では、運転環境や速度、運転時間帯（昼間、夜間）、エアコンなどの使用する機器によっても鉛蓄電池に流れる電流等が異なってくる。したがって、これらの自動車に使用する鉛蓄電池について、実際の走行状態を正確にシミュレートして充放電試験をすることは実際上極めて困難である。
【００３３】
そこで、公称容量が２０Ａｈ−２Ｖの制御弁式鉛蓄電池を用い、２５℃で、ＳＯＣが７０％、図２に示す充放電試験パターンで寿命試験をして比較することにした。なお、今回使用した充放電試験パターンは、実際の走行状態を近似するものである。
【００３４】
すなわち、図２に示すように、第１充電として４５Ａで６０秒間の充電をし、第１放電として２８Ａで３０秒間の放電をし、第２放電として１００Ａで１秒間の放電をし、第２充電として６０Ａで１秒間の充電をするパターンを１サイクルの充放電として規定した。
【００３５】
ここで、本発明では電圧差（ＶＸ）が所定電圧（ＶＯ）よりも大きくなった場合には、鉛蓄電池を均等充電するようにした。均等充電条件として、一例として定電圧（２．４Ｖ）で充電をし、充電電流が１００ｍＡ以下になった状態を、鉛蓄電池の満充電状態と判断することにした。
【００３６】
そして、図２の充放電試験パターンで試験を続けて、１００００サイクルごとに第二放電電圧を測定し、放電開始後１秒目の電圧が１．５Ｖ以下になった時点を鉛蓄電池の寿命として判断した。
【００３７】
（実施例１）
実施例１として、上記したＶＯの値として０．２８０Ｖとして実験し、ＶＸの値が、０．２８０Ｖよりも大きくなった場合に均等充電をする方式を用いた。その他の充放電試験パターン等は上記したものである。
【００３８】
（実施例２）
実施例２として、上記したＶＯの値として０．２９０Ｖとして実験し、ＶＸの値が、０．２９０Ｖよりも大きくなった場合に均等充電をする方式を用いた。その他の充放電試験パターン等は上記したものである。
【００３９】
（比較例１）
比較例１として、１００００サイクルごとに均等充電をする方式を用いた。その他の充放電試験パターン等は上記したものである。
【００４０】
（比較例２）
比較例２として、１０００サイクルごとに均等充電をする方式を用いた。その他の充放電試験パターン等は上記したものである。
【００４１】
上記した実施例１、２及び比較例１、２の寿命試験結果を表１に示す。本発明に係わる充電制御方式を用いると制御弁式鉛蓄電池５の寿命を長くできることがわかる。
【００４２】
すなわち、本発明に係わる充電方式を用いると、一般的な傾向として鉛蓄電池５の使用直後には均等充電がかかるまでのサイクルを大きくし、劣化が進むと均等充電がかかるまでのサイクルを小さくすることができる。したがって、鉛蓄電池の劣化状況に応じて、適正な均等充電がされているためと考えられる。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係わる均等充電方式を用いると、ＩＳＳ方式に使用される鉛蓄電池を長寿命化することができるために、工業的価値は非常に大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる均等充電方式を示すフローチャートである。
【図２】充放電サイクル試験パターンである。
【図３】ＩＳＳ方式を用いたシステムの概略図である。
【符号の説明】
１：充電器、３ａ，ｂ：負荷装置、４：電圧計、５：鉛蓄電池、７：電流計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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