(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛蓄電池の満充電状態における開放回路電圧より低い一定の電圧に前記鉛蓄電池の電圧を制御し続ける第１の工程と、一定時間内に前記鉛蓄電池の満充電状態における開放回路電圧より高い一定の電圧により前記鉛蓄電池を満充電とする充電を行う第２の工程を有することを特徴とする鉛蓄電池の充電制御方法。
【請求項２】
前記鉛蓄電池は複数の単電池が直列に接続されている組電池であることを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池の充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池の充電制御、特に残存容量が中間状態にて使われる場合の鉛蓄電池の充電制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池の大きな用途の１つに自動車用がある。これは、エンジンスタート時にセルモータを回すための電源や、車内のオーディオ装置や空調装置の電源、パワーステアリングやブレーキ等の各種アシスト装置の電源等の補機用として利用されている。近年、これらに加えて内燃機関（エンジン）のアシストとしてモータを搭載したハイブリッド電気自動車のモータ用電源として用いることが検討されている。
【０００３】
モータ用の電源として鉛蓄電池を使用する場合、補機用の鉛蓄電池とは使用される電気量が比較にならないほど大きい。このような用途に使用する場合は、電池容量を大きくする一方、ブレーキ時のエネルギーを電気量として蓄える回生充電を積極的に用いる必要がある。回生充電の特徴としては、ブレーキ時のエネルギーを電気量として蓄えるため、発電量及び発電時間は無作為であり、これをそのまま充電の制御として利用することはできない。しかし、発電量は大きく、これを鉛蓄電池に充電することができれば、適正な残存容量値を保持することが可能となり、より多くのアシストができる。
【０００４】
この回生充電を効率よく受け入れるために、たとえば特開平８−３０８０１８号公報のように、通常はバッテリ開放端子電圧に近い１３Ｖの目標値で発電制御されているが、発電率が９０〜９９％になるとこの目標値は１４．５Ｖとなりバッテリが速やかに充電され、その後発電率が７０％以下になると元の１３Ｖに戻すことが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放電頻度が少なく連続して充電される場合は過充電状態になりやすく寿命が短くなってしまう。また、上述したとおり回生充電を十分に利用することができない。
【０００６】
一方、鉛蓄電池の特性上、利用可能な残存容量の範囲は一定の範囲内の値になっており、たとえば電池残存容量（ＳＯＣ）が５０％程度では、規定の電圧がとれなかったり、そのまま使用をつづけていると寿命が短くなる等の問題が起こってしまうのである。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するものであり、鉛蓄電池の寿命低下を押さえることができる充電方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、鉛蓄電池の満充電状態における開放回路電圧より低い一定の電圧に前記鉛蓄電池の電圧を制御し続ける第１の工程と、一定時間内に前記鉛蓄電池の満充電状態における開放回路電圧より高い一定の電圧により前記鉛蓄電池を満充電とする充電を行う第２の工程を有することを特徴とする。このような構成とすることにより、鉛蓄電池は規定の電圧を生じ続けながらも、寿命特性の低下を防ぐことができるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は本実施の形態の一例を示す自動車に搭載された鉛蓄電池とエンジンに取り付けられた発電機とセルスタータなどの負荷とを含む回路の概念図であり、図２はこの回路において本発明の一形態を実施したときの電圧と電流を示すタイミングチャートである。
【００１１】
まず、発進時にエンジンをスタートさせるためにセルスタータ（負荷１）へ大きな放電が行われる。このとき大きく電圧も降下するが、発電機２によってすぐにＶ１まで充電され、その後、時間Ｔ１だけＶ１にて定電圧充電が行われる。鉛蓄電池１は、時間Ｔ２の間、様々な補機類（負荷１）によって放電が行われるが、発電機２によって定電圧Ｖ２に制御が行われており、定電圧Ｖ２によって設定された一定のＳＯＣ以上に保たれている。この定電圧制御は、用いられる鉛蓄電池３の開放回路電圧より低く設定されており、この電圧により平均のＳＯＣを制御することができる。
【００１２】
次に、一定の時間が経過したところで発電機２からの充電電圧を上げ、鉛蓄電池３を満充電の状態とする。その後は、再び鉛蓄電池３の開放回路電圧より低く設定された定電圧Ｖ２により一定の電圧、すなわち一定のＳＯＣに維持される。このように一定時間ごとに満充電とすることにより、充電不足等により電池寿命が低下することを防ぐことができる。これらの充電電圧は、レギュレータ４で制御されている。
【００１３】
図３は、自動車に搭載された鉛蓄電池の充電制御を示すフロー図である。イグニッションキーを差し込みシステムをスタートさせる。まず、エンジンをかけるためにセルスタータをオンにすると、電圧Ｖ１で充電を開始する。この定電圧充電で、電池電圧がＶ１と等しくなったら、さらに時間Ｔ１だけ充電する。
【００１４】
この充電が終了した時点から、鉛蓄電池１を電圧Ｖ２で制御する。この間、ヘッドライト、エアコン、オーディオ、ステアリングアシスト等の負荷により放電が行われる。しかし、発電機によって定電圧の充電が行われているため蓄電池がその電圧以下になることはなく、ＶＢ＝Ｖ２となったときには発電機から負荷へ電気が供給されることとなる。
【００１５】
鉛蓄電池１を電圧Ｖ２に制御している時間がある設定値Ｔ２になった場合には、満充電状態における開放回路電圧より高い電圧Ｖ４で充電して満充電とする。この充電を行うことにより、鉛蓄電池を放電状態で放置することなく、寿命特性の劣化を防ぐことができるのである。ＶＢ＝Ｖ４となったときから時間Ｔ３だけさらに電圧Ｖ４で充電する。これが終了したら充電電圧Ｖ２に戻り、タイマーにより時間Ｔ２をカウントする。
【００１６】
一方、定電圧Ｖ２にて制御中に、回生電力として電圧Ｖ４よりも高い電圧Ｖ３が入り、その回生電力によりＶＢ＝Ｖ３となった場合には、満充電が行われたと判断して時間Ｔ２を設定し直す。回生電力が入ってもＶＢがＶ３まで上がらなかった場合は、時間Ｔ２のカウントはそのまま続行される。これにより、回生電力を無駄にすることなく、また電池状態を良好に保ったまま、充放電が続けられる。
【００１７】
なお、本実施の形態においては、鉛蓄電池は単電池を用いているが、高電圧、高出力等目的に応じて組み電池とすれば、一層本発明の効果を奏することができる。
【００１８】
【実施例】
上述した充電制御方法を用いた本実施例と電圧Ｖ４による充電を行わない比較例とを用いて寿命試験を行った。電池は１２Ｖ１０Ａｈの鉛蓄電池であり、環境温度は５０℃とした。Ｖ１を１４．０Ｖ、Ｖ３を１５．０Ｖ、Ｖ４を１４．５Ｖに設定し、Ｖ２はＳＯＣの下限を８０％のときは１２．８Ｖ、ＳＯＣの下限を６０％のときは１２．４Ｖに設定した。セルスタータの放電としては１００Ａを２秒間するものであり、タイマーは、Ｔ１を０．５分、Ｔ２を３分、Ｔ３を１分に設定した。
【００１９】
このような条件で行った試験結果を図４に示す。この図より本実施例は、明らかに寿命特性の劣化を抑えることができることがわかった。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、常に用いられる鉛蓄電池の開放回路電圧より低く設定された定電圧により充電されていること、および一定時間ごとに満充電の状態とされることにより、充電不足を解消することができ、機器の不慮の停止を防ぐとともに、鉛蓄電池の寿命の低下を防ぐことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による回路略図
【図２】本発明の一実施の形態による電池電圧、電流、残存容量のタイミングを示す図
【図３】本発明の一実施の形態によるフロー図
【図４】寿命試験の結果を示す図
【符号の説明】
１  負荷
２  発電機
３  鉛蓄電池
４  レギュレータ
【図１】
0004325021.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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