JP2006010501A - Battery status administration system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置に関する。 The present invention relates to a battery state management device that manages the state of a battery.
従来のバッテリ状態管理装置におけるバッテリの劣化判定は、エンジン始動時のバッテリの端子電圧の降下量とそのときに流れる電流値とからバッテリの内部抵抗値を測定し、その測定した内部抵抗値に基づいてバッテリの劣化度が判定されるようになっている。 The battery deterioration determination in the conventional battery state management device is based on the measured internal resistance value by measuring the internal resistance value of the battery from the amount of decrease in the battery terminal voltage when starting the engine and the current value flowing at that time. Thus, the degree of deterioration of the battery is determined.
しかしながら、上記の従来技術では、内部抵抗値はバッテリの充電残量によって変化するため、エンジン始動時におけるバッテリの充電残量の状態によって正確な劣化判定ができない場合がある。 However, in the above-described prior art, the internal resistance value changes depending on the remaining charge of the battery, and therefore, accurate deterioration determination may not be possible depending on the state of the remaining charge of the battery when the engine is started.
そこで、本発明の解決すべき課題は、バッテリの劣化判定を正確に行うことができるバッテリ状態管理装置を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a battery state management device that can accurately determine the deterioration of the battery.
上記の課題を解決するため、請求項1の発明では、バッテリの状態を管理するバッテリ状態管理装置であって、前記バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記バッテリの入出力電流を検出する電流検出手段と、前記バッテリに対する充電により前記バッテリの充電残量が所定の基準充電レベルとなったことを検出した際に、前記バッテリの前記端子電圧を下又は上に変化させ、その変化させた際の前記端子電圧の変化量及び前記バッテリの入出力電流値を前記電圧検出手段及び前記電流検出手段を介して検出し、その検出した前記端子電圧の前記変化量及び前記入出力電流値に基づいて前記バッテリの劣化度を判定する判定手段とを備える。 In order to solve the above-mentioned problems, in the first aspect of the present invention, there is provided a battery state management device for managing the state of the battery, the voltage detecting means for detecting the terminal voltage of the battery, and the input / output current of the battery being detected. And detecting the current detection means for charging the battery to change the terminal voltage of the battery downward or upward when the remaining charge level of the battery reaches a predetermined reference charge level. The amount of change in the terminal voltage and the input / output current value of the battery are detected via the voltage detection means and the current detection means, and the detected amount of change in the terminal voltage and the input / output current value are detected. Determination means for determining the degree of deterioration of the battery based on the determination means.
また、請求項2の発明では、請求項1の発明に係るバッテリ状態管理装置において、前記判定手段は、検出した前記端子電圧の前記変化量及び前記入出力電流値に基づいて前記バッテリの内部抵抗値を導出し、その導出した内部抵抗値に基づいて劣化度を判定する。 According to a second aspect of the present invention, in the battery state management device according to the first aspect of the present invention, the determination unit is configured to determine the internal resistance of the battery based on the detected amount of change in the terminal voltage and the input / output current value. A value is derived, and the degree of deterioration is determined based on the derived internal resistance value.
また、請求項3の発明では、請求項1又は2の発明に係るバッテリ状態管理装置において、前記所定の基準充電レベルは、実質的に満充電である。 According to a third aspect of the invention, in the battery state management device according to the first or second aspect of the invention, the predetermined reference charge level is substantially full.
また、請求項4の発明では、請求項1ないし3のいずれかの発明に係るバッテリ状態管理装置において、前記判定手段は、前記バッテリの充電残量が前記所定の基準充電レベルとなったことを検出した際に、所定の負荷をオンさせて前記バッテリの前記端子電圧を降下させることにより前記端子電圧の変化を生じさせる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the battery state management device according to any one of the first to third aspects of the present invention, the determination means confirms that the remaining charge of the battery has reached the predetermined reference charge level. When detected, a change in the terminal voltage is caused by turning on a predetermined load to lower the terminal voltage of the battery.
また、請求項5の発明では、請求項1ないし3のいずれかの発明に係るバッテリ状態管理装置において、前記判定手段は、前記バッテリの充電残量が前記所定の基準充電レベルとなったことを検出した際に、オルタネータの出力電圧を降下させて前記バッテリの前記端子電圧を降下させることにより前記端子電圧の変化を生じさせる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the battery state management device according to any one of the first to third aspects of the present invention, the determination means determines that the remaining charge of the battery has reached the predetermined reference charge level. When detected, the output voltage of the alternator is lowered to lower the terminal voltage of the battery, thereby causing a change in the terminal voltage.
また、請求項6の発明では、請求項1ないし3のいずれかの発明に係るバッテリ状態管理装置において、前記判定手段は、前記バッテリの充電残量が前記所定の基準レベルとなったことを検出した際に、オルタネータの出力電圧を上昇させて前記バッテリの前記端子電圧を上昇させることにより前記端子電圧の変化を生じさせる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the battery state management device according to any one of the first to third aspects, the determination unit detects that the remaining charge of the battery has reached the predetermined reference level. When this occurs, the output voltage of the alternator is raised to raise the terminal voltage of the battery, thereby causing a change in the terminal voltage.
また、請求項7の発明では、請求項3の発明に係るバッテリ状態管理装置において、前記判定手段は、前記バッテリに入力される電流が所定の基準電流レベル以下になったことを前記電流検出手段を介して検出することにより前記バッテリが実質的に満充電となったことを検出する。 According to a seventh aspect of the present invention, in the battery state management device according to the third aspect of the present invention, the determination means determines that the current input to the battery has become equal to or lower than a predetermined reference current level. To detect that the battery is substantially fully charged.
また、請求項8の発明では、請求項2の発明に係るバッテリ状態管理装置において、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記判定手段は、導出した前記内部抵抗値を、前記温度検出手段を介して検出した前記バッテリの温度に基づいて補正し、その補正値に基づいて劣化度の判定を行う。 According to an eighth aspect of the present invention, in the battery state management device according to the second aspect of the present invention, the battery state management device further comprises a temperature detecting means for detecting the temperature of the battery, and the determining means uses the derived internal resistance value as the Correction is performed based on the temperature of the battery detected via the temperature detection means, and the deterioration degree is determined based on the correction value.
請求項1に記載の発明によれば、バッテリの充電残量が所定の基準充電レベルになったことを検出した際に、バッテリの端子電圧を下又は上に変化させてその際のバッテリの端子電圧の変化量及び入出力電流値に基づいて劣化度を判定するため、所定の基準充電レベルの状態を基準としてバッテリの劣化判定を行うことができ、これによって正確な劣化判定を行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, when it is detected that the remaining charge amount of the battery has reached the predetermined reference charge level, the terminal voltage of the battery is changed by changing the battery terminal voltage downward or upward. Since the deterioration degree is determined based on the voltage change amount and the input / output current value, the battery deterioration determination can be performed based on the state of a predetermined reference charging level, and thereby an accurate deterioration determination can be performed. .
請求項2に記載の発明によれば、内部抵抗値を用いることにより容易にバッテリの劣化度を判定できる。 According to the second aspect of the present invention, the degree of deterioration of the battery can be easily determined by using the internal resistance value.
請求項3に記載の発明によれば、バッテリが実質的に満充電になったことは容易に検出できるとともに、通常ではエンジンが始動されてバッテリの充電が開始され、後所定期間が経過すると、バッテリが満充電となるケースが多いため、バッテリの劣化判定を容易かつ正確に行うことができる。 According to the third aspect of the present invention, it can be easily detected that the battery is substantially fully charged, and normally, the engine is started and charging of the battery is started. Since there are many cases where the battery is fully charged, it is possible to easily and accurately determine the deterioration of the battery.
請求項4に記載の発明によれば、所定の負荷をオンさせてバッテリの端子電圧を降下させるため、バッテリの端子電圧を降下させるための特別な抵抗体等の装置を設ける必要がなく、装置構成の簡略化が図れる。 According to the fourth aspect of the present invention, since a predetermined load is turned on to lower the terminal voltage of the battery, it is not necessary to provide a device such as a special resistor for lowering the terminal voltage of the battery. The configuration can be simplified.
請求項5に記載の発明によれば、オルタネータの出力電圧を降下させてバッテリの端子電圧を降下させるため、バッテリの端子電圧を降下させるための特別な抵抗体等の装置を設ける必要がないとともに、負荷等の特別なオンオフ制御等を行う必要もなく、装置構成の簡略化が図れる。
According to the invention described in
請求項6に記載の発明によれば、オルタネータの出力電圧を上昇させてバッテリの端子電圧を上昇させるため、容易に端子電圧の変化を生じさせることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the output voltage of the alternator is increased to increase the terminal voltage of the battery, the terminal voltage can be easily changed.
請求項7に記載の発明によれば、バッテリに入力される電流が所定の基準電流レベル以下になったことを検出することにより、バッテリが実質的に満充電となったことを検出するため、バッテリが実質的に満充電となったことを容易かつ確実に検出することができる。
According to the invention described in
請求項8に記載の発明によれば、導出した内部抵抗値を、検出したバッテリの温度に基づいて補正し、その補正値に基づいて前記劣化度の判定を行うため、種々の温度環境下においてバッテリの劣化判定を正確に行うことができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the derived internal resistance value is corrected based on the detected battery temperature, and the deterioration degree is determined based on the detected battery temperature. The battery deterioration can be accurately determined.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係るバッテリ状態管理装置のブロック図である。このバッテリ状態管理装置は、図1に示すように、電流センサ(電流検出手段)1、電圧センサ(電圧検出手段)3、処理部(判定手段)5、記憶部7及び出力部9を備えて構成されており、車両に搭載されたバッテリ11の状態を管理する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram of a battery state management apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the battery state management device includes a current sensor (current detection unit) 1, a voltage sensor (voltage detection unit) 3, a processing unit (determination unit) 5, a
電流センサ1は、バッテリ11の入出力電流を検出する。電圧センサ3は、バッテリ11の端子電圧を検出する。処理部5は、CPU等を備えて構成され、バッテリ11の管理のために各種の情報処理動作(制御動作も含む)を行う(詳細は後述)。記憶部7は、メモリ等により構成され、処理部5が行う各種の情報処理動作に必要な情報等が記憶されている。出力部9は、バッテリ11の状態の判定結果等を出力するためのものである。
The
処理部5によるバッテリ管理には、バッテリ11の充電管理と劣化判定とが含まれる。充電管理では、バッテリ11の充電残量の状態に応じてオルタネータ13の発電状況(出力電圧等)を制御することにより、バッテリ11の充電残量の管理が行われる。一般的に、エンジン15が始動されるとオルタネータ13によるバッテリ11の充電が開始され、バッテリ11の充電残量が実質的に満充電(例えば、完全な満充電)にされ、その後、各種負荷17による電力消費によってバッテリ11の充電残量が低下した際等にオルタネータ13によるバッテリ11に対する充電が行われるようになっている。
Battery management by the
また、処理部5による劣化判定では、エンジン始動後の充電によりバッテリ11が実質的に満充電となった際に、バッテリ11の端子電圧を下又は上に変化させ、その変化させた際の端子電圧の変化量及びバッテリの入出力電流値を電圧センサ3及び電流センサ1を介して検出し、その検出した端子電圧の変化量及び入出力電流値に基づいてバッテリ11内部抵抗値を導出し、その導出した内部抵抗値に基づいてバッテリ11の劣化度が判定される。
Further, in the deterioration determination by the
この処理部5による劣化判定処理について具体的に説明する。図2はバッテリ11の端子電圧、充電電流及び放電電流の時間的推移を模式的に示す波形図である。図2の時刻T1でエンジン15が始動され、オルタネータ13によるバッテリ11の充電が開始されると、充電が進むにつれて、波形G1で示すようにバッテリ11の端子電圧が上昇する。そして、バッテリ11の充電状態が満充電に近づくと、波形G2で示すようにバッテリ11に入力される充電電流が徐々に低下する。
The deterioration determination process by the
そして、時刻T2で、バッテリ11が実質的に満充電(例えば、完全な満充電)になったことを検出すると、オルタネータ13による充電を停止し(これによって充電電流はゼロになる)、波形G3で示すにように所定の負荷17(詳細は後述)をオンさせてバッテリ11に強制的に放電させることによりバッテリ11の端子電圧を降下させる。この強制放電の開始前後におけるバッテリ11の端子電圧の降下量dVと、バッテリ11の放電電流値Ioutとが電圧センサ3及び電流センサ1を介して検出され、その電圧降下量dVを放電電流値Ioutで割算することにより、バッテリ11の内部抵抗値が導出され、その内部抵抗値の値に基づいてバッテリ11の劣化度が判定される。例えば、導出した内部抵抗値が所定基準を上回っているか否かによりバッテリ11の劣化の有無が判定される。その判定結果は、出力部9を介して出力される。
At time T2, when it is detected that the
ここで、エンジン始動後、バッテリ11が実質的に満充電(例えば、完全な満充電)になったことの検出は、例えば、オルタネータ13による充電が行われている際にバッテリ11に入力される充電電流の値が所定の基準電流レベル以下になったことを電流センサ1を介して検出することにより行われる。
Here, after the engine is started, detection that the
また、劣化判定のためのにバッテリ11に強制放電を行わせるため負荷17としては、オンされた際の電力消費量が所定レベル以上で、かつオンされたことが車両搭乗者に意識されない電装品であるのが望ましい。具体的には、デフォッガやシートヒータ等が考えられる。
In addition, as a
以上のように、本実施形態によれば、バッテリ11の充電残量が実質的に満充電(例えば、完全な満充電)になったことを検出した際に、バッテリ11に強制的に放電を行わせ、その際の端子電圧の下降量dV及び放電電流値Ioutを検出し、それらの検出値に基づいて導出したバッテリ11の内部抵抗値に基づいてバッテリ11の劣化度を判定するため、実質的に満充電の状態を基準としてバッテリ11の劣化判定を行うことができ、これによって正確な劣化判定を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, when it is detected that the remaining charge of the
また、バッテリ11が実質的に満充電になったことは容易に検出できるとともに、通常ではエンジン15が始動されてバッテリ11の充電が開始され、後所定期間が経過すると、バッテリ11が満充電となるケースが多いため、バッテリ11の劣化判定を容易かつ正確に行うことができる。
In addition, it can be easily detected that the
また、所定の負荷17(例えば、デフォッガ等)をオンさせてバッテリ11に強制的に放電を行わせてその端子電圧を降下させるため、バッテリ11の端子電圧を降下させるための特別な抵抗体等の装置を設ける必要がなく、装置構成の簡略化が図れる。
Also, a special resistor or the like for lowering the terminal voltage of the
また、バッテリ11の充電電流が所定の基準電流レベル以下になったことを検出することにより、バッテリ11が実質的に満充電となったことを検出するため、バッテリ11が実質的に満充電となったことを容易かつ確実に検出することができる。
Further, by detecting that the charging current of the
なお、本実施形態では、バッテリ11が実質的に満充電となったときに所定の負荷17をオンさせることよりバッテリ11の端子電圧を降下させるようにしたが、この変形例として、オルタネータ13の出力電圧を降下させる(あるいは、オルタネータ13の電力出力をオフする)ことにより、バッテリ11の端子電圧を降下させ、その際の電圧降下量とバッテリ11からの放電電流値とに基づいてバッテリ11の内部抵抗値を導出して劣化判定を行うようにしてもよい。この場合にも、バッテリ11の端子電圧を降下させるための特別な抵抗体等の装置を設ける必要がないとともに、負荷17等の特別なオンオフ制御等を行う必要もなく、装置構成の簡略化が図れる。
In the present embodiment, the terminal voltage of the
他の変形例として、バッテリ11が実質的に満充電となったときに、オルタネータ13の出力電圧を上昇させてバッテリ11の端子電圧を上昇させることにより端子電圧の変化を生じさせ、その際の端子電圧の上昇量とバッテリ11に入力される充電電流量とに基づいてバッテリ11の内部抵抗値を導出して劣化判定を行うようにしてもよい。この場合、オルタネータ13の出力電圧を上昇させてバッテリ11の端子電圧を上昇させるため、容易に端子電圧の変化を生じさせることができる。
As another modification, when the
また、本実施形態ではバッテリ11の充電残量が実質的に満充電であるときにその内部抵抗値を検出し、その検出値に基づいて劣化判定を行うようにしたが、この変形例として、バッテリ11の充電残量が満充電以外の充電レベルであるときのその内部抵抗値を検出し、その検出値に基づいて劣化判定を行うようにしてもよい。
Further, in this embodiment, when the remaining charge of the
<第2実施形態>
図3は、本発明の第2実施形態に係るバッテリ状態管理装置のブロック図である。本実施形態に係るバッテリ状態管理装置が第1実施形態に係るバッテリ状態管理装置と実質的に異なる点は、バッテリ11の温度を検出する温度センサ(温度検出手段)21を設け、バッテリ11の温度を加味してバッテリ11の劣化判定を行うようにした点のみであり、対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 3 is a block diagram of a battery state management apparatus according to the second embodiment of the present invention. The battery state management device according to this embodiment is substantially different from the battery state management device according to the first embodiment in that a temperature sensor (temperature detection means) 21 that detects the temperature of the
図4は、満充電状態におけるバッテリ11の温度と内部抵抗値との関係を調べた試験結果を示すグラフである。この試験結果が示すようにバッテリ11の内部抵抗値は温度の変化に伴って変化するようになっている。
FIG. 4 is a graph showing test results obtained by examining the relationship between the temperature of the
そこで、本実施形態では、処理部5が、第1実施形態又はその変形例と同様にして、バッテリ11の端子電圧を変化させた際のその変化量と入出力電流値とに基づいてバッテリ11の内部抵抗値を導出し、その導出した内部抵抗値を温度センサ21を介して検出したバッテリ11の温度に基づいて補正し、その補正値に基づいて劣化判定を行うようになっている。
Therefore, in the present embodiment, the
より具体的には、例えば、バッテリ11の内部抵抗値の温度変化特性に関する温度特性情報を試験等により取得して記憶部7に記憶させておき、処理部5に、端子電圧の変化量と入出力電流値とに基づいて導出された内部抵抗値を、その温度特性情報に基づいて所定の基準温度における内部抵抗値(換算内部抵抗値)に換算させ、その換算値を用いて劣化判定を行わせることが考えられる。
More specifically, for example, temperature characteristic information related to the temperature change characteristic of the internal resistance value of the
以上のように、本実施形態よれば、上述の第1実施形態とほぼ同様な効果が得られるとともに、導出したバッテリ11の内部抵抗値を、検出したバッテリの温度に基づいて補正し、その補正値に基づいて劣化度の判定を行うため、種々の温度環境下においてバッテリ11の劣化判定を正確に行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, substantially the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained, and the derived internal resistance value of the
1 電流センサ
3 電圧センサ
5 処理部
7 記憶部
9 出力部
11 バッテリ
13 オルタネータ
15 エンジン
17 負荷
21 温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、
前記バッテリの入出力電流を検出する電流検出手段と、
前記バッテリに対する充電により前記バッテリの充電残量が所定の基準充電レベルとなったことを検出した際に、前記バッテリの前記端子電圧を下又は上に変化させ、その変化させた際の前記端子電圧の変化量及び前記バッテリの入出力電流値を前記電圧検出手段及び前記電流検出手段を介して検出し、その検出した前記端子電圧の前記変化量及び前記入出力電流値に基づいて前記バッテリの劣化度を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするバッテリ状態管理装置。 A battery state management device for managing the state of a battery,
Voltage detecting means for detecting a terminal voltage of the battery;
Current detection means for detecting input / output current of the battery;
When it is detected that the remaining charge amount of the battery has reached a predetermined reference charge level by charging the battery, the terminal voltage of the battery is changed downward or upward, and the terminal voltage is changed. And the input / output current value of the battery are detected via the voltage detection means and the current detection means, and the battery is deteriorated based on the detected change amount and the input / output current value of the terminal voltage. Determining means for determining the degree;
A battery state management device comprising:
前記判定手段は、
検出した前記端子電圧の前記変化量及び前記入出力電流値に基づいて前記バッテリの内部抵抗値を導出し、その導出した内部抵抗値に基づいて劣化度を判定することを特徴とするバッテリ状態管理装置。 The battery state management device according to claim 1,
The determination means includes
A battery state management characterized in that an internal resistance value of the battery is derived based on the detected amount of change in the terminal voltage and the input / output current value, and a deterioration degree is determined based on the derived internal resistance value. apparatus.
前記所定の基準充電レベルは、実質的に満充電であることを特徴とするバッテリ状態管理装置。 In the battery state management device according to claim 1 or 2,
The battery state management device, wherein the predetermined reference charge level is substantially full charge.
前記判定手段は、
前記バッテリの充電残量が前記所定の基準充電レベルとなったことを検出した際に、所定の負荷をオンさせて前記バッテリの前記端子電圧を降下させることにより前記端子電圧の変化を生じさせることを特徴とするバッテリ状態管理装置。 In the battery state management device according to any one of claims 1 to 3,
The determination means includes
When detecting that the remaining charge of the battery has reached the predetermined reference charge level, the terminal voltage is changed by turning on a predetermined load to lower the terminal voltage of the battery. A battery state management device.
前記判定手段は、
前記バッテリの充電残量が前記所定の基準充電レベルとなったことを検出した際に、オルタネータの出力電圧を降下させて前記バッテリの前記端子電圧を降下させることにより前記端子電圧の変化を生じさせることを特徴とするバッテリ状態管理装置。 In the battery state management device according to any one of claims 1 to 3,
The determination means includes
When it is detected that the remaining charge of the battery has reached the predetermined reference charge level, the output voltage of the alternator is lowered to lower the terminal voltage of the battery, thereby causing a change in the terminal voltage. A battery state management device.
前記判定手段は、
前記バッテリの充電残量が前記所定の基準レベルとなったことを検出した際に、オルタネータの出力電圧を上昇させて前記バッテリの前記端子電圧を上昇させることにより前記端子電圧の変化を生じさせることを特徴とするバッテリ状態管理装置。 In the battery state management device according to any one of claims 1 to 3,
The determination means includes
When detecting that the remaining charge of the battery has reached the predetermined reference level, the output voltage of the alternator is increased to increase the terminal voltage of the battery, thereby causing the terminal voltage to change. A battery state management device.
前記判定手段は、
前記バッテリに入力される電流が所定の基準電流レベル以下になったことを前記電流検出手段を介して検出することにより前記バッテリが実質的に満充電となったことを検出することを特徴とするバッテリ状態管理装置。 The battery state management device according to claim 3,
The determination means includes
It is detected that the battery is substantially fully charged by detecting, via the current detection means, that the current input to the battery is equal to or lower than a predetermined reference current level. Battery state management device.
前記バッテリの温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記判定手段は、
導出した前記内部抵抗値を、前記温度検出手段を介して検出した前記バッテリの温度に基づいて補正し、その補正値に基づいて劣化度の判定を行うことを特徴とするバッテリ状態管理装置。 The battery state management device according to claim 2,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the battery,
The determination means includes
A battery state management device, wherein the derived internal resistance value is corrected based on the temperature of the battery detected via the temperature detection means, and the deterioration degree is determined based on the correction value.
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