(57)【要約】【課題】特に車両用の蓄電池において、誤ってルームライトの消し忘れ等により蓄電池に負荷を接続しつづけた場合において発生する蓄電池の過放電を抑制すること。【解決手段】蓄電池の放電を遮断するための遮断スイッチと、この遮断スイッチの開閉動作を制御するための制御手段とを備えた蓄電池において、前記制御手段は、前記蓄電池の充電状態に応じて前記遮断スイッチを連続的に閉状態とする第１状態、もしくは前記遮断スイッチが閉状態−開状態を繰り返す第２状態のいずれか一方の状態となるよう制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池の放電を遮断するための遮断スイッチと、この遮断スイッチの開閉動作を制御するための制御手段とを備えた蓄電池において、前記制御手段は、前記蓄電池の充電状態に応じて前記遮断スイッチを連続的に閉状態とする第１状態、もしくは前記遮断スイッチが閉状態−開状態を繰り返す第２状態のいずれか一方の状態となるよう制御することを特徴とする蓄電池。
【請求項２】
前記蓄電池の充電状態が所定値以上である場合に、前記制御手段は前記遮断スイッチを前記第１状態とし、充電状態が所定値未満の場合に、前記制御手段は前記遮断スイッチを前記第２状態とすることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池。
【請求項３】
前記充電状態を蓄電池電圧により判定することを特徴とする請求項１もしくは２に記載の蓄電池。
【請求項４】
前記遮断スイッチが前記第２状態にある場合、前記遮断スイッチが閉じた時の前記蓄電池電圧値もしくは蓄電池放電電流値を連続的に計測してこれらの少なくとも一方の値の変化量を計測し、少なくとも一方の値の変化量の絶対値が判定値以上変化した場合に、前記制御手段は前記遮断スイッチを前記第２状態から前記第１状態に復帰するよう制御することを特徴とする請求項１、２もしくは３に記載の蓄電池。
【請求項５】
前記蓄電池は車両に搭載されてなり、前記車両に電力を供給するとともに、車両の動作状態を検知し、車両が完全停止状態にあることを検知した場合に前記遮断スイッチ７を第１状態から第２状態に制御することを特徴とする請求項１、２、３もしくは４に記載の蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に車両用に用いる蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に車両蓄電池は、エンジン始動用のセルモータをはじめとする各種補機類やライト等に電力を供給するために用いられ、主に鉛蓄電池が使用されている。このような車両用蓄電池は、車両運行中に一定電圧で充電され、車両停止時には各種ＥＣＵや搭載電子機器のメモリーのバックアップに必要な数ｍＡ〜数十ｍＡ程度の微小電流（暗電流）で放電されるが、蓄電池容量に対しては微小であり、１ヶ月程度の車両放置状態で蓄電池が放電された場合でも蓄電池はエンジン始動に必要な残存容量を有している。
【０００３】
しかしながら、ルームランプやスモールランプ等のスイッチを切り忘れた状態、あるいはドアが完全に締め切っていない、いわゆる半ドア状態でドアランプが点灯したまま車両を放置すると、数Ａの電流で蓄電池が放電され、１日〜２日程度で完全放電状態、さらには過放電状態となりエンジン始動できなくなる故障、いわゆるバッテリー上がりが発生する。
【０００４】
このような誤った使用によるバッテリーの完全放電や過放電を防止するため、特許文献１には蓄電池の端子部に放電電流を遮断する遮断スイッチを設け、車両停止中の蓄電池電圧が規定以下となった場合に、この遮断スイッチを開状態として放電を遮断し、過放電を防止することが示されている。そして、車両に乗客が乗車したり、車両ドアを開閉動作する際の車両に加わる振動を振動センサーで検出し、遮断スイッチを開状態から閉状態とすることによって、蓄電池を放電可能な状態に復帰させる。また、振動を検出し、遮断スイッチを動作させるための制御回路は蓄電池からの電力により作動する。
【特許文献１】特開２００１−３５２６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この特許文献１の振動を検知して遮断スイッチを復帰させる構成は、人が車両に接触したり、風が車両に当たった時の振動も検出する場合があった。その結果、遮断スイッチは閉状態となり、蓄電池の放電が遮断できず、蓄電池を過放電させてしまうことがある。
【０００６】
また、振動を検出し、その信号を増幅して判別するための制御回路の消費電流が常時流れているため、遮断スイッチが開状態であっても蓄電池の放電は進行する。そして停止期間が長い場合には制御回路による放電によって、蓄電池が過放電状態になり、エンジン始動が不能となる場合があった。また、振動センサーは温度センサーや光センサーと比較して高価であり、結果的に蓄電池が高価になるという課題があった。
【０００７】
本発明は、前記したような放電遮断機能を備えた蓄電池において発生する誤作動と、これによる蓄電池の過放電の発生を抑制するとともに、放電遮断機能付の蓄電池をより安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、蓄電池の放電を遮断するための遮断スイッチと、この遮断スイッチの開閉動作を制御するための制御手段とを備えた蓄電池において、前記制御手段は、前記蓄電池の充電状態に応じて前記遮断スイッチを連続的に閉状態とする第１状態、もしくは前記遮断スイッチが閉状態−開状態を繰り返す第２状態のいずれか一方の状態となるよう制御することを特徴とする蓄電池を示すものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の蓄電池において、充電状態が所定値以上である場合に、前記制御手段は前記遮断スイッチを前記第１状態とし、充電状態が所定値未満の場合に、前記制御手段は前記遮断スイッチを前記第２状態とすることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１もしくは２の蓄電池において、充電状態を蓄電池電圧により判定することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、本発明の請求項４に係る発明は、請求項１、２もしくは３の蓄電池において、前記遮断スイッチが前記第２状態にある場合、前記遮断スイッチが閉じた時の前記蓄電池電圧値もしくは蓄電池放電電流値を連続的に計測してこれらの少なくとも一方の値の変化量を計測し、少なくとも一方の値の変化量の絶対値が判定値以上変化した場合に、前記制御手段は前記遮断スイッチを前記第２状態から前記第１状態に復帰するよう制御することを特徴とするものである。
【００１２】
そして、本発明の請求項５に係る発明は、請求項1、２、３もしくは４の蓄電池において、前記蓄電池は車両に搭載されてなり、前記蓄電池は前記車両に電力を供給するとともに、車両の動作状態を検知し、車両が完全停止状態にあることを検知した場合に前記遮断スイッチ７を第１状態から第２状態に制御することを特徴とする蓄電池を示すものである。
【発明の効果】
【００１３】
前記した本発明の構成によれば、放電遮断機能を備えた蓄電池において発生する誤作動と、これによる蓄電池の過放電の発生を抑制するとともに、放電遮断機能付の蓄電池をより安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による蓄電池の構成を示すブロック図である。
【００１６】
本発明の蓄電池１はセル４の所定数が必要に応じて直列もしくは並列あるいはこれらの併用により接続されて組セル４´を構成している。なお、図１では車両に搭載され、車両に電力を供給する始動用鉛蓄電池に適用した場合を想定し、鉛蓄電池の６セルが直列接続した構成を例示している。
【００１７】
組セル４´には組セル４´の充電状態を検出する機能を有した充電状態検出手段５が接続されている。組セル４´の正極と負極はそれぞれ正極端子３および負極端子２に接続され、これらの接続のいずれか一方に組セル４´の放電を遮断する機能を有した遮断スイッチ７が介挿されている。
【００１８】
この遮断スイッチ７の開閉動作は制御手段６によって為される。制御手段６は組セル４´の充電状態によって遮断スイッチ７を制御する。組セル４´の充電状態は充電状態検出手段５によって検出される。本発明において、組セル４´の充電状態が所定値以上である場合には、制御手段６により遮断スイッチ７を閉状態（第１状態）とし、正極端子および負極端子２を介した組セル４´の放電を可能となるよう制御される。
【００１９】
組セル４´の放電が進行し、充電状態が所定値未満となった場合に制御手段６は遮断スイッチ７を連続的に開閉動作を繰り返す状態（第２状態）となるよう制御する。これによりライトの消し忘れ等、誤って蓄電池１に負荷が接続されたままの状態で放置されても、組セル４´の充電状態が所定値まで低下すると負荷と組セル４´間の接続が断続的とするよう制御する。その結果、負荷による単位時間当たりの放電電気量が低下する、すなわち、見かけ上、放電電流が抑制される。その結果、蓄電池が過放電状態となるまでの時間をより長く確保でき、実質上、過放電の発生によるバッテリー上がりを抑制できる。
【００２０】
充電状態を検知する方法としては組セル４´の電圧（蓄電池電圧）によって検知する方法や、組セル４´への充放電電気量を積算する方法を用いることができる。鉛蓄電池では蓄電池電圧と充電状態との間に相関関係があるので、蓄電池電圧によって充電状態を検知すれば良い。例えば公称電圧１２Ｖの鉛蓄電池の１００％充電状態（完全充電状態）の蓄電池電圧は１２.６Ｖ程度、０％充電状態（完全放電状態）の蓄電池電圧は１１.８Ｖ程度となる。したがって、この二つの値の中間の値、例えば１２．０Ｖを判定値とし、１２．０Ｖ以上で所定以上の充電状態として遮断スイッチ７を閉状態（第１状態）とし、１２
．０Ｖ未満で所定未満の充電状態として遮断スイッチ７を開状態−閉状態を繰り返す状態
（第２状態）とすることができる。なお、この充電状態と蓄電池電圧との関係は電池機種によって若干異なるので、機種毎に適切な値を選択すればよい。
【００２１】
一方、蓄電池としてアルカリ蓄電池を用いる場合、鉛蓄電池よりも蓄電池電圧と充電状態との相関関係が弱いため、蓄電池への充放電電気量を積算して充電状態を検知する方法を採用する等、用いる蓄電池の特性に応じて適切な方法を選択すれば良い。
【００２２】
そして一旦、遮断スイッチ７が第１状態から第２状態となった場合には蓄電池の端子を介しての連続放電ができなくなるので、第２状態から第１状態へ復帰させるためのリセット機能（図示せず）を設けておけばよい。車両の使用者はこのリセット機能を作動させ、遮断スイッチ７の状態を第２状態から第１状態とする。これにより、蓄電池の端子を介しての連続放電が再度可能となる。その時点で使用者は車両エンジンの始動操作を行えばよい。
【００２３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態による蓄電池は、前記した第１の実施形態による蓄電池に、遮断スイッチ７を第２状態から第１状態へ復帰させるための制御を付加したものである。図２に示したように、第２状態において遮断スイッチ７が閉状態における組セル４´の電圧Ｖｃもしくは放電電流Ｉｄのいずれか一方を連続的に計測し、連続して計測されるこれらＶｃもしくはＩｄの変化量の絶対値（それぞれ｜ΔＶｃ｜および｜ΔＩｄ｜）が判定値以上となった場合に、制御手段６により遮断スイッチ７を第２状態から第１状態に復帰させる。
【００２４】
このような本発明の構成により、車両の使用者が何らかの操作を車両に対して行ったことを検知し、遮断スイッチ７を第１状態に復帰させ、蓄電池１が連続放電可能、すなわちエンジン始動可能な状態に復帰させることができる。一例を挙げると、使用者が車両ドアの開操作をした場合にはルームランプが点灯するため、負荷電流が増加する。これにより｜ΔＶｃ｜および｜ΔＩｄ｜の値が増加する。また、使用者がエンジンキーを用いてエンジン起動操作を試みる場合、キー位置がＡＣＣ位置に遷移した時点で負荷電流が変動するため、｜ΔＶｃ｜および｜ΔＩｄ｜の値が増加する。本発明はこれらの値がある判定値以上である場合、使用者が車両に対して何らかの操作をしたと検知し、遮断スイッチ７の状態を第２状態から第１状態に制御する。
【００２５】
本発明において、第２状態における遮断スイッチ７の閉状態と開状態の時間配分として例えば閉状態−開状態の１サイクルを２秒周期とし、閉状態を１０ｍ秒とすることができる。この場合、例えば１Ａの放電負荷が蓄電池１に誤って接続された場合、この負荷の単位時間当たりの放電電気量は５ｍＡ連続放電に相当することとなる。この程度の放電負荷はＥＣＵの暗電流よりも低い値であり、車両を数ヶ月以上の長期間にわたって放置しない限り、実質上、蓄電池１が過放電となることを防止できる。
【００２６】
また、本発明において、遮断スイッチ７として、従来の接点式リレーに加えてパワーＭＯＳＦＥＴといったスイッチング素子を用いることができる。この場合、端子−組セル４´間にＭＯＳＦＥＴのドレインとソースを接続し、ゲート電圧を制御することにより、この間の開閉動作を行うことができる。また、ＭＯＳＦＥＴのゲートはスイッチング動作信号を入力する構成となり、ゲートに＋電位を印加するため、ソース−ドレイン間のスイッチは負極端子２と組セル４´間に介挿する。
【００２７】
また、遮断スイッチ７に前記のＭＯＳＦＥＴを使用する場合、ドレイン−ソース間の電圧（ドレイン電圧）値、閉状態におけるドレイン−ソース間の抵抗値から、この間に流れる電流、すなわち放電電流（Ｉｄ）が算出できるので、この放電電流（Ｉｄ）値を用いて上記した｜ΔＩｄ｜の値を算出することができる。
【００２８】
また、充電状態検出手段５において蓄電池電圧計測手段を設け、これにより計測された蓄電池電圧によって充電状態を検出する場合、この蓄電池電圧計測手段で計測した蓄電池電圧（Ｖｃ値）から｜ΔＶｃ｜値が計測できる。したがって、この場合、｜ΔＩｄ｜に替え、｜ΔＶｃ｜値に基づいて第２状態から第１状態に遮断スイッチ７を復帰制御することも可能である。なお、｜ΔＩｄ｜値および｜ΔＶｃ｜値の判定値は蓄電池機種によって異なるため、事前にルームランプやヘッドライド等の想定される負荷で蓄電池を断続的に放電し、このときの蓄電池電圧変化や放電電流変化から、適切な｜ΔＩｄ｜値および｜ΔＶｃ｜値を選択すれば良い。
【００２９】
なお、本発明において、遮断スイッチ７の第１状態から第２状態への遷移制御は車両が完全に停止した状態にのみ動作すればよいので、車両の状態が完全停止状態にあるのか運行状態にあるのかを検知する手段を設けることが好ましい。これは充電状態検出手段５において計測された単位時間当たりの充電状態の変化量があるしきい値以上の場合に車両は運行状態であると判定し、しきい値未満の場合に車両は完全停止状態と判定する。そして、車両が完全停止状態と判定された場合に遮断スイッチ７の第１状態から第２状態への遷移および復帰制御を行えばよい。
【００３０】
また、車両の運行状態にあるのか、あるいは完全停止した状態にあるのかを判別する他の構成として、蓄電池電圧Ｖｃあるいは／および充放電電流Ｉの単位時間当たりの変化量により検出してもよい。車両が運行状態にある場合には充放電電流は充電側−放電側に不定期に変動し、これに伴い蓄電池電圧も変動するため、これらの値の単位時間当たりの変動量がしきい値以上の場合は、車両は運行状態と判定し、変動量がしきい値未満の場合は車両は完全停止状態と判定することができる。この判定結果に基づき、前記したような遮断スイッチ７の第１状態から第２状態への遷移および復帰制御を行えばよい。
【００３１】
さらに、遮断スイッチ７を第２状態としたときに、閉状態と開状態とする時間配分と周期を、車両に搭載された時計、ラジオ、カーナビゲーションシステム等の機器に搭載された揮発性メモリーに格納された情報が消去されない程度に開状態となる時間を短くなるよう適切に設定すれば、遮断スイッチ７が第１状態の連続閉状態から第２状態に遷移した場合においても上記メモリー内の情報は失われず、これら機器の使用上、支障が生じないので好都合である。
【００３２】
以上、説明してきたように、本発明の構成によれば、蓄電池に誤って負荷を接続した状態で放置した状態としても、この状態を適切に検知し、負荷と蓄電池間の接続を断続的に行うことによって、蓄電池の過放電を抑制する。
【００３３】
また、負荷と蓄電池間との接続を断続的とすることにより、車両になんらかの操作がなされたことを電気的に検知できる。本発明はこの車両への操作状況をモニターし、車両へなんらかの操作がなされた場合、遮断スイッチ７を第１状態、すなわち連続して閉じた状態に復帰させ、使用者による車両操作を可能とする。
【００３４】
本発明では、従来技術に示された構成とは異なり、車両への操作状況を電気的に検知するため、従来技術のような振動センサーを用いた場合に発生するような誤動作の発生を抑制できる。また、本発明の構成は振動センサーといった高価な素子を用いる必要もなく、比較的単純な回路構成で実現できるため、より蓄電池をより安価に提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は蓄電池を誤って放電したときの過放電を抑制する効果を奏することから、始動用鉛蓄電池に適用すれば、ライトの消し忘れ等によっても、蓄電池を過放電することなく、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態による蓄電池の構成を示すブロック図
【図２】遮断スイッチ動作と蓄電池電圧および放電電流との関係を示す模式図
【符号の説明】
【００３７】
１    蓄電池
２    負極端子
３    正極端子
４    セル
４´  組セル
５    充電状態検出手段
６    制御手段
７    遮断スイッチ
【図１】
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【図２】
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