JP2002345164A - バッテリ充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリが内部で微短絡を起こした場合で
も、バッテリの劣化を判定することができるバッテリ充
電装置を得る。 【解決手段】 所定期間ごと（Ｓ４のＹＥＳ）に、バッ
テリの充電電圧を所定値に制御して（Ｓ５）、バッテリ
を満充電にする。バッテリ内部に微短絡が発生している
と、満充電になるはずの時間が経過しても、電流は所定
値まで低下しない。したがって、充電電圧を所定値にし
てから所定時間が経過した場合は、バッテリに劣化が生
じたと判定する（Ｓ９）。また、微短絡が発生している
と、残存容量の予測値が満充電時の容量を超えても、満
充電の判定はされない。したがって、バッテリの残存容
量が所定値以上になったときは、バッテリが劣化したと
判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリ充電装置
に関し、特に、バッテリの劣化判定を行うことができる
車両用のバッテリ充電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バッテリの劣化判定を行う技術として、
バッテリの内部抵抗を計測してバッテリの劣化を判定す
る方法がある。この方法は、内部抵抗の増大に伴うバッ
テリの放電能力の低下を検知するもので、バッテリ電圧
と電流の分布から内部抵抗を計測し、内部抵抗の増大を
検出すると、バッテリが劣化したと判定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】バッテリにおいては、
内部に微短絡が発生することがある。この場合、内部抵
抗が実際には増大していても、内部抵抗を計測すると低
い値を検出することになる。したがって、バッテリの内
部抵抗によりバッテリの劣化を判定する方法では、バッ
テリが、内部の微短絡により寿命に達した場合は、劣化
を判定できないという問題が生じている。

【０００４】本発明は、バッテリが内部で微短絡を起こ
した場合でも、バッテリの劣化を判定することができる
バッテリ充電装置を得ることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものである。本発明のバッテリ充
電装置は、所定期間ごとに、バッテリの充電電圧を所定
値に制御してバッテリを満充電にする。図１は、バッテ
リを定電圧充電したときのバッテリ端子電圧と充放電電
流の時間変化を示し、（Ａ）は正常なバッテリの場合、
（Ｂ）は微短絡を起こしたバッテリの場合を示す。ここ
で、正常なバッテリでは、充電反応が飽和状態に近づく
につれて電流が垂下する。これに対し、微短絡を起こし
た場合には、充電反応が飽和状態に近づいても、電流が
数Ａ程度までしか低下せず、それ以下に垂下しなくな
る。

【０００６】本発明の第１の態様では、充電時にバッテ
リの端子電圧及びバッテリの充放電電流を検出し、端子
電圧及び電流が所定の満充電範囲内に属するとき、満充
電になったと判定する。バッテリ内部に微短絡が発生し
ていると、正常なバッテリであれば満充電になるはずの
時間が経過しても、電流は所定値まで低下しない。した
がって、充電電圧を所定値にしてから所定時間が経過し
た場合は、バッテリに劣化が生じたと判定することがで
きる。

【０００７】本発明の第２の態様では、バッテリの充放
電電流に基づいてバッテリの残存容量を予測し、残存容
量の予測値が所定値以上になったときに、バッテリが劣
化したと判定する。バッテリに微短絡が発生すると、充
電反応が飽和状態に近づいても満充電の判定はされない
ので、残存容量の予測値が満充電時の容量を超えること
となる。したがって、バッテリの残存容量が所定値以上
になったときは、バッテリが劣化したと判定することが
できる。

【０００８】本発明によれば、バッテリが内部で微短絡
を起こした場合でも、バッテリの劣化を判定することが
できるバッテリ充電装置を得ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図を
用いて説明する。なお、以下においては、電圧、電流、
時間、残存容量などについて具体的数値を用いて説明す
るが、これらの数値は、単なる例示であって、その他の
数値を採用可能なものである。図２は、本発明を適用し
たバッテリ充電装置の回路構成を示す。

【００１０】エンジンにより回転駆動される発電機４か
ら、電気負荷５及びバッテリ３に発生電力が供給され
る。バッテリ３の端子電圧は電圧センサ６により検出さ
れ、充放電電流は電流センサ２により検出され、各計測
値がマイクロコンピュータ１（以下、「マイコン」と言
う。）に入力される。マイコン１は、発電機４の発電電
圧を、バッテリ３が過充電とならないように制御する。

【００１１】なお、バッテリ３が過充電とならないよう
な発電電圧の制御として、バッテリ３の残存容量が満充
電より２から２０％低い領域になるように制御する方法
がある。この方法によれば、過充電が避けられるのでバ
ッテリの寿命を延ばすことができるだけでなく、２から
２０％低い領域は、バッテリの充電効率の良い領域であ
るので、燃費を向上させることができる。

【００１２】バッテリ３のＳＯＣ（充電状態）は、測定
した充放電電流値を積算することにより算出される。こ
のとき、誤差もＳＯＣに積算されることとなる。そこ
で、定期的に、バッテリ３が満充電になるように発電機
４の発電量を制御する。満充電になったと判定されたと
きに、ＳＯＣを満充電の値にセットすることにより、誤
差がリセットされることとなる。

【００１３】満充電の判定は、バッテリ３の充電電圧を
所定値に制御しているとき、電流値が基準値以下になる
と満充電になったと判定される。バッテリ３の劣化の判
定は、図１を用いて既に説明したように、所定の充電状
態から満充電となるまでの経過時間が所定値より大きく
なった場合、又は、充放電電流を積算した残存容量の予
測値が所定値より大きくなった場合に劣化したと判定す
る。

【００１４】図３を用いて、マイコン１による処理を説
明する。図示の処理は、エンジンがオンとなるとスター
トする。最初に、初期設定処理として、前回動作時のＳ
ＯＣ（充電状態）の最終値を読み込む（Ｓ１）。このＳ
ＯＣは、以後行われる電流積算の初期値となる。バッテ
リの電流、電圧を計測し（Ｓ２）、電流値を積算してＳ
ＯＣを算出する（Ｓ３）。

【００１５】次に、以前にバッテリ３が満充電になった
と判定されてからの経過時間が、５時以上経過したか否
かが判定される（Ｓ４）。なお、この経過時間とは、エ
ンジンがオンとなっている状態のときのみカウントされ
る時間である。Ｓ４で５時間経過していなければ、発電
電圧の制御モードを、定ＳＯＣ制御モードにする（Ｓ
８）。

【００１６】図４のフローチャートを用いて、定ＳＯＣ
制御モードについて説明する。現在のＳＯＣ（充電状
態）が満充電時の９０％以上であるか否かが判定される
（Ｓ４１）。ここで、９０％以上であれば、発電電圧
を、バッテリ３の起電圧以下の１２.０Ｖに制御する
（Ｓ４２）。以下であれば、バッテリ３の起電圧以上の
１４.５Ｖに制御する。

【００１７】このように定ＳＯＣ制御モードで発電電圧
を制御することにより、バッテリ３は、ＳＯＣが９０％
以下となると充電され、以上となると放電をするので、
過充電になることが防止できる。また、ＳＯＣは、バッ
テリ３の充電効率の良い領域である９０％にほぼ制御さ
れるので、燃費を向上させることができる。なお、Ｓ８
の処理は、定ＳＯＣ制御モードに代えて、その他の、過
充電を防止できる制御モードとすることもできる。

【００１８】Ｓ８に続いて、エンジンがオフであるか否
かが判定される（Ｓ１１）。ここでエンジンがオンであ
ればＳ２に戻り、Ｓ４で以前に満充電されてから５時が
経過したと判定されるまで、エンジンがオンである間、
Ｓ３のＳＯＣの算出と、Ｓ８の定ＳＯＣ制御モードでの
発電電圧制御が継続される。以前に満充電してから５時
間が経過すると、Ｓ４からＳ５へ進み、発電電圧の制御
モードを、定電圧制御モードとし、以下、バッテリ３を
満充電とするための制御が行われる。

【００１９】図５のフローチャートを用いて定電圧制御
モードについて説明する。定電圧制御モードでは、発電
電圧は、バッテリ３の起電圧以上の１４.５Ｖとされる
（Ｓ５１）。次いで、満充電となったか否かが判定され
る（Ｓ６）。図１を用いて既に説明したように、定電圧
制御でバッテリ充電を行い、満充電となると充電電流が
十分に垂下する。したがって、Ｓ５で定電圧制御した状
態で計測した電流値が判定値以下となると、満充電と判
定する。

【００２０】Ｓ６で満充電と判定されない場合は、Ｓ９
で、定電圧制御モードに移行後、１時間が経過したか否
かが判定される。ここでＮＯであれば、Ｓ１１からＳ２
へ戻り、Ｓ３のＳＯＣの算出と、Ｓ５の定電圧制御モー
ドでの充電が継続される。充電が進行し、Ｓ６で満充電
と判定されると、Ｓ７へ進み、ＳＯＣを１００％（満充
電時の容量）に修正する。また、満充電と判定されてか
らの経過時間もリセットされる。したがって、次にＳ４
へ進んだ時は、Ｓ８へ進むこととなり、図４に示した定
ＳＯＣ制御モードで運転される。この状態は、経過時間
が５時間以上となるまで継続する。

【００２１】Ｓ９で、ＹＥＳであれば、Ｓ１０で、バッ
テリ３が劣化したと判定する。ここでＹＥＳになるの
は、定電圧制御モードに移行してから１時間が経過して
もＳ５で満充電の判定がされない場合である。図１を用
いて既に説明したように、バッテリ３に微短絡が発生す
ると、満充電となるはずの時間が経過しても電流は十分
に垂下しないので、満充電の判定はされない。したがっ
て、満充電と判定されないまま所定時間の１時間が経過
すると、バッテリ３が劣化したと判定する。

【００２２】なお、Ｓ９、Ｓ１０では、時間経過に基づ
いて劣化を判定しているが、この代わりに、ＳＯＣに基
づいて劣化を判定することもできる。図１を用いて既に
説明したように、電流積算で求めたＳＯＣが満充電時の
値の１００％を超えても、満充電の判定はされない。し
たがって、満充電と判定されないままＳＯＣが１３０％
以上となった場合は、同様に劣化と判定できる。

【００２３】エンジンがオンの間、以上説明したＳ２〜
Ｓ１１までの処理が繰り返される。そして、エンジンが
オフとなると、Ｓ１２へ進み、ＳＯＣをメモリに保存し
て処理を終了する。次にエンジンがオンとされると、図
３の処理が再開され、Ｓ１でメモリに保存したＳＯＣが
読み込まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バッテリを定電圧充電したときのバッテリ端子
電圧と充放電電流の時間変化を示す図である。

【図２】本発明を適用したバッテリ充電装置の回路構成
を示す図である。

【図３】図２のマイコンの動作を示すフローチャートで
ある。

【図４】図３の処理における定ＳＯＣ制御モードを示す
フローチャートである。

【図５】図３の処理における定電圧制御モードを示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１…マイコン ２…電流センサ ３…バッテリ ４…発電機 ５…電気負荷 ６…電圧センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000004282 日本電池株式会社 京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町 １番地 (72)発明者 菊地 克英 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 菊地 哲郎 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 岸田 晋二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 堀江 章二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 石本 信二 京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町 １番地 日本電池株式会社内 Ｆターム(参考） 2G016 CA03 CB05 CB06 CB12 CB21 CB22 CB31 CB32 CC01 CC02 CC04 CC07 CC14 CC23 CC27 5G060 AA06 DB07 5H030 AS08 BB10 FF42 FF43 FF52

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより回転駆動される発電機
   と、この発電機からの発生電力を電気負荷及びバッテリ
   に供給すると共に、前記発電機の発電電圧を所定の電圧
   に制御することにより前記バッテリの充電電圧を制御す
   る車両用のバッテリ充電制御装置において、 前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、 前記バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、 前記端子電圧及び前記検出電流が所定の満充電範囲内に
   属するとき、前記バッテリを満充電と判定する満充電判
   定手段と、 所定期間ごとに、前記バッテリの充電電圧を所定値に制
   御して満充電にする手段と、 前記充電電圧を所定値にしてから、前記満充電判定手段
   により満充電判定するまでの経過時間を計時する計時手
   段と、 この計時手段により計時した経過時間が所定時間以上経
   過すると、前記バッテリが劣化したと判定する劣化判定
   手段と、 を具備することを特徴とするバッテリ充電制御装置。
2. 【請求項２】 エンジンにより回転駆動される発電機
   と、この発電機からの発生電力を電気負荷及びバッテリ
   に供給すると共に、前記発電機の発電電圧を所定の電圧
   に制御することにより前記バッテリの充電電圧を制御す
   る車両用のバッテリ充電制御装置において、 前記バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段と、 前記バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、 前記検出電流を積算して前記バッテリの残存容量を予測
   する予測手段と、 前記端子電圧及び前記検出電流が所定の満充電範囲内に
   属するとき、前記バッテリを満充電と判定する満充電判
   定手段と、 所定期間ごとに、前記バッテリの充電電圧を所定値に制
   御して満充電にする手段と、 満充電判定時に前記残存容量を満充電時の容量にリセッ
   トする手段と、 前記残存容量が所定値以上になったとき、前記バッテリ
   が劣化したと判定する劣化判定手段と、 を具備することを特徴とするバッテリ充電制御装置。