【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電終了後の蓄電池の開放端子間電圧（以下、単に「開放電圧」という）を早期に安定化させるための蓄電池開放電圧の安定化方法、及び検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に蓄電池の残量と蓄電池の開放電圧との間には相関関係があるため、蓄電池残量の検出等の目的で、蓄電池の開放電圧の検出が行われる場合がある。この場合には、電池残量を正確に反映した電池開放電圧を正確に検出する必要がある。
【０００３】
ところが、蓄電池の特性として、蓄電池の開放電圧が早期には安定しないことが一般に知られている。この原因の一つとしては、充電時に生じる蓄電池の電極近傍のイオン濃度の偏りが解消するのに一定の時間を要することが挙げられる。すなわち、図９のグラフＧ１１に示すように、充電終了時には、電極近傍のイオン濃度（硫酸イオン濃度等）が他の部分よりも高くなっているため、その影響等により、蓄電池の開放電圧が実際の蓄電量に比して高く出力される。そして、図９のグラフＧ１２に示すように、蓄電池内のイオン濃度が均一化するのに伴って、蓄電池の開放電圧が実際の蓄電量に応じた所定の値に安定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、充電終了直後に蓄電池の開放電圧に基づいて電池残量等を検出しようとした場合、正確に電池残量等を検出することができないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、充電終了後の蓄電池の開放電圧をその蓄電量に応じた値に早期に安定させることができる蓄電池開放電圧の安定化方法及び検出方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段は、充電終了後に蓄電池に所定量の放電を行わせることにより、蓄電池の開放電圧を安定化させる、蓄電池開放電圧の安定化方法である。
【０００７】
好ましくは、充電終了後に前記蓄電池に所定値の電流を所定時間だけ放電させるのがよい。
【０００８】
また、好ましくは、前記蓄電池は車載用の蓄電池であるのがよい。
【０００９】
さらに、好ましくは、請求項１ないし３のいずれかに記載の蓄電池開放電圧の安定化方法を用いた蓄電池開放電圧の検出方法であって、充電終了後における前記放電が行われた後、前記蓄電池の開放端子間電圧の検出を行う。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電池開放電圧の安定化方法が適用された車載用の電池管理装置の構成を示す図である。この電池管理装置１は、図１に示すように、車両に搭載された鉛蓄電池３を管理するためのものであり、状態安定化部１ａ及び状態管理部１ｂを備えている。
【００１１】
鉛蓄電池３の正負の端子には、接続路５，７が接続され、その接続路５，７を介して鉛蓄電池３に対する充放電が行われる。例えば、その正側の端子が接続路５を介してオルタネータ、負荷及び電池管理装置１に接続され、負側の端子が接続路７を介してグランドに接続される。なお、鉛蓄電池３は、車両に搭載される通常の鉛蓄電池であってもよく、あるいは通常の鉛蓄電池（メインバッテリ）とは別に補助として車両に搭載される鉛蓄電池（サブバッテリ）であってもよい。
【００１２】
状態安定化部１ａは、鉛蓄電池３に対する充電終了時に所定量の放電を蓄電池３に行わせることにより、鉛蓄電池３の開放電圧をその蓄電量に応じた値に早期に安定化させる。状態管理部１ｂは、鉛蓄電池３の開放電圧等を検出することにより、鉛蓄電池３の電池残量、劣化度等の各種状態を検出し、その検出結果に基づいて鉛蓄電池３の状態管理を行う。
【００１３】
次に、状態安定化部１ａの処理動作等について説明する。通常、オルタネータによる発電が行われるエンジンの駆動中は、鉛蓄電池３への充電が継続的に行われており、この状態では状態安定化部１ａによる安定化処理は行われない。エンジンの停止等に伴い、鉛蓄電池３への充電が終了されると、状態安定化部１ａがこれを検知し、鉛蓄電池３に所定量の放電を行わせる。この充電終了は、例えば、エンジンの停止、オルタネータの発電終了、イグニッションスイッチのオフ、鉛蓄電池３とオルタネータとの間にＤＣ／ＤＣコンバータが備えられる場合にはそのＤＣ／ＤＣコンバータから鉛蓄電池３への充電用の給電の停止などによって検知される。
【００１４】
状態安定化部１ａによる放電の具体的形態としては、例えば、鉛蓄電池３から所定値の電流を所定時間だけ放電させる方法が採用される。この場合は、例えば、鉛蓄電池３を所定の抵抗値を有する負荷に所定時間だけ接続することにより放電が行われ、これによって、図２に示すように、放電期間Ｔ中はほぼ一定値の電流が鉛蓄電池３から放電される。
【００１５】
図３は鉛蓄電池３の放電による開放電圧の安定化の効果を説明するためのグラフであり、図３中のグラフＧ２１，Ｇ２２は放電を行った場合の充電終了後の開放電圧の推移を示し、グラフＧ２３は放電を行わなかった場合の充電終了後の開放電圧の推移を示しており、横軸は充電終了時からの経過時間であり、縦軸は鉛蓄電池３の開放電圧である。グラフＧ２１は、充電終了後に３０Ａの電流を１０秒間放電させた場合の試験結果であり、グラフＧ２２は、充電終了後に３０Ａの電流を５秒間放電させた場合の試験結果である。鉛蓄電池３としては、容量５Ａｈのものを用い、これに１．２５Ａの充電電流を３時間供給して１００％に充電して試験を行った。ここで、放電量のより大きいグラフＧ２１の方がグラフＧ２２よりも高い電圧値で推移しているのは、測定誤差によるものである。なお、放電の形態は、上記のグラフＧ２１，Ｇ２２の例に限定されるものではなく、放電時間及び放電電流値の組み合わせは種々の形態が採用可能である。
【００１６】
図３のグラフＧ２１，Ｇ２２より明らかなように、充電終了後の放電により、鉛蓄電池３の開放電圧がその蓄電量に応じた値に早期に安定しているのが分かる。これに対して、グラフＧ２３に示されるように、放電を行わなかった場合には開放電圧が安定するまでに長時間を要している。
【００１７】
なお、上述の具体例では、一定値の電流を所定の放電期間Ｔだけ放電させることにより放電を行うようにしたが、これに限らず、例えば図４ないし図８に示すような種々の形態が採用可能である。図４に示す例では、所定の放電期間Ｔの間に断続的に複数回の放電が行われる。図５に示す例では、放電が行われる放電期間Ｔ内において放電電流値が滑らかに減少されており、図６に示す例では、放電期間Ｔ内において放電電流値が滑らかに増大されている。また、図７に示す例では、放電が行われる放電期間Ｔ内において放電電流値が階段状に減少されており、図８に示す例では、放電期間Ｔ内において放電電流値が階段状に増大されている。
【００１８】
このようにして状態安定化部１ａの放電による安定化処理が行われた後、所定のタイミングで状態管理部１ｂによる電池残量の検出処理等が行われる。この電池残量の検出は、エンジンの停止後におけるエンジンの始動時等において行われる。具体的には、例えばイグニッションスイッチがオンされるのに伴って行われる。電池残量の検出は、鉛蓄電池３の開放電圧が検出され、その検出電圧に基づいて行われる。
【００１９】
以上のように、本実施形態によれば、充電終了後に鉛蓄電池３に所定量の放電を行わせることにより、充電終了直後であっても鉛蓄電池３の開放電圧をその蓄電量に応じた値に早期に安定化させることでき、これによって、鉛蓄電池３の開放電圧に基づいて充電終了直後に鉛蓄電池３の電池残量等を正確に検出することできる。
【００２０】
また、充電終了後に鉛蓄電池３に所定値の電流を所定時間だけ放電させることにより鉛蓄電池３の開放電圧を安定化させる方法を採用する場合、鉛蓄電池３を所定の抵抗値の負荷に一定時間接続するだけで放電が行えるので、放電処理を容易に行うことができる。
【００２１】
さらに、短時間の間に充放電が繰り返されることの多い車載用の鉛蓄電池３の電池残量等を、各充電期間の終了直後のタイミングで正確に検出することができる。
【００２２】
なお、本実施形態では、蓄電池として鉛蓄電池３を用いた場合について説明したが、鉛蓄電池３の変わりに他の種類の蓄電池、例えばＮｉ−ＭＨ電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池又はリチウムイオン電池を用いてもよい。
【００２３】
また、本実施形態では、本実施形態に係る蓄電池開放電圧の安定化方法を車載用の蓄電池に適用した場合について説明したが、本実施形態に係る安定化方法を他の用途の蓄電池の電池残量の検出等に適用してもよい。例えば、微小電流により継続的に充電（フロート充電、浮動充電）が行われる蓄電池（例えば、無停電電源装置用の蓄電池）についても、短時間の間一時的に充電を停止すれば、放電による安定化処理により正確な電池残量等の状態検知を行うことができる。このため、蓄電池に対する継続的な充電を実質的に阻害することなく、蓄電池の状態管理を行うことができる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１ないし４に記載の発明によれば、充電終了後に蓄電池に所定量の放電を行わせることにより、充電終了直後であっても蓄電池の開放電圧をその蓄電量に応じた値に早期に安定化させることでき、これによって、蓄電池の開放電圧に基づいて充電終了直後に蓄電池の電池残量等を正確に検出することできる。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、充電終了後に蓄電池に所定値の電流を所定時間だけ放電させることにより、容易に蓄電池の開放電圧の早期安定化が図れる。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、短時間の間に充放電が繰り返されることの多い車載用の蓄電池の電池残量等を、各充電期間の終了直後のタイミングで正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄電池開放電圧の安定化方法が適用された車載用の電池管理装置の構成を示す図である。
【図２】鉛蓄電池の放電による開放電圧の安定化の効果を説明するためのグラフである。
【図３】鉛蓄電池に行わせる放電の具体的態様を示す図である。
【図４】鉛蓄電池に行わせる放電の他の具体的態様を示す図である。
【図５】鉛蓄電池に行わせる放電の他の具体的態様を示す図である。
【図６】鉛蓄電池に行わせる放電の他の具体的態様を示す図である。
【図７】鉛蓄電池に行わせる放電の他の具体的態様を示す図である。
【図８】鉛蓄電池に行わせる放電の他の具体的態様を示す図である。
【図９】充電終了時における蓄電池の電極近傍のイオン濃度分布を示す図である。
【符号の説明】
１ 電池管理装置
１ａ 状態安定化部
１ｂ 状態管理部
３ 鉛蓄電池[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of stabilizing an open-circuit voltage of a storage battery for stabilizing a voltage between open terminals of the storage battery after charging is completed (hereinafter, simply referred to as “open-circuit voltage”), and a method of detecting the same.
[0002]
[Prior art]
In general, since there is a correlation between the remaining amount of the storage battery and the open voltage of the storage battery, the open voltage of the storage battery may be detected for the purpose of detecting the remaining amount of the storage battery. In this case, it is necessary to accurately detect the battery open-circuit voltage that accurately reflects the remaining battery level.
[0003]
However, it is generally known that the open-circuit voltage of the storage battery is not stabilized early as a characteristic of the storage battery. One of the causes is that it takes a certain amount of time to eliminate the bias of the ion concentration near the electrode of the storage battery that occurs during charging. That is, as shown in the graph G11 of FIG. 9, at the end of charging, the ion concentration (sulfate ion concentration, etc.) near the electrode is higher than the other parts, so that the open voltage of the storage battery is actually lower due to the influence and the like. Is output higher than the amount of stored power. Then, as shown in the graph G12 of FIG. 9, as the ion concentration in the storage battery becomes uniform, the open-circuit voltage of the storage battery stabilizes to a predetermined value corresponding to the actual amount of stored power.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, when trying to detect the remaining battery level or the like based on the open voltage of the storage battery immediately after the end of charging, there is a problem that the remaining battery level or the like cannot be accurately detected.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method of stabilizing a battery open-circuit voltage and a method of detecting the open-circuit voltage of the battery after the end of charging, which can stabilize the open circuit voltage to a value corresponding to the charged amount at an early stage.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A technical means for achieving the above object is a method of stabilizing the open-circuit voltage of a storage battery, in which the open-circuit voltage of the storage battery is stabilized by causing the storage battery to discharge a predetermined amount after the end of charging.
[0007]
Preferably, after the charging is completed, the storage battery is discharged with a predetermined current for a predetermined time.
[0008]
Preferably, the storage battery is a vehicle storage battery.
[0009]
Further preferably, a method of detecting the open-circuit voltage of the storage battery using the method of stabilizing the open-circuit voltage of the storage battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the discharging of the storage battery after the end of charging is performed. The voltage between the open terminals is detected.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle-mounted battery management device to which a storage battery open-circuit voltage stabilization method according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the battery management device 1 manages a lead storage battery 3 mounted on a vehicle, and includes a state stabilizing unit 1a and a state management unit 1b.
[0011]
The connection paths 5 and 7 are connected to the positive and negative terminals of the lead storage battery 3, and the lead storage battery 3 is charged and discharged through the connection paths 5 and 7. For example, the positive terminal is connected to the alternator, the load, and the battery management device 1 via the connection path 5, and the negative terminal is connected to the ground via the connection path 7. The lead storage battery 3 may be a normal lead storage battery mounted on a vehicle, or a lead storage battery (sub-battery) mounted on a vehicle as an auxiliary separately from a normal lead storage battery (main battery). Is also good.
[0012]
The state stabilizing unit 1a causes the storage battery 3 to discharge a predetermined amount at the end of charging of the lead storage battery 3, thereby stabilizing the open-circuit voltage of the lead storage battery 3 to a value corresponding to the charged amount at an early stage. The state management unit 1b detects various states of the lead storage battery 3, such as the remaining battery level and the degree of deterioration, by detecting the open-circuit voltage of the lead storage battery 3, and manages the state of the lead storage battery 3 based on the detection results. Do.
[0013]
Next, the processing operation and the like of the state stabilizing unit 1a will be described. Normally, while the engine in which power is generated by the alternator is being driven, charging of the lead storage battery 3 is continuously performed, and in this state, the stabilization processing by the state stabilizing unit 1a is not performed. When the charging of the lead storage battery 3 is completed due to the stop of the engine or the like, the state stabilizing unit 1a detects this, and causes the lead storage battery 3 to discharge a predetermined amount. This charge termination may be performed, for example, by stopping the engine, terminating the power generation of the alternator, turning off the ignition switch, and if a DC / DC converter is provided between the lead storage battery 3 and the alternator, the DC / DC converter to the lead storage battery 3 It is detected when the power supply for charging the battery is stopped.
[0014]
As a specific form of the discharge by the state stabilizing unit 1a, for example, a method of discharging a current of a predetermined value from the lead storage battery 3 for a predetermined time is adopted. In this case, for example, the discharge is performed by connecting the lead storage battery 3 to a load having a predetermined resistance value for a predetermined time, and thereby, as shown in FIG. Is discharged from the lead storage battery 3.
[0015]
FIG. 3 is a graph for explaining the effect of stabilizing the open-circuit voltage due to the discharge of the lead storage battery 3. Graphs G21 and G22 in FIG. 3 show changes in the open-circuit voltage after the end of charging when discharging is performed. The graph G23 shows the transition of the open-circuit voltage after the end of charging when no discharging is performed. The horizontal axis represents the elapsed time from the end of charging, and the vertical axis represents the open-circuit voltage of the lead storage battery 3. Graph G21 is a test result when a 30A current is discharged for 10 seconds after charging is completed, and a graph G22 is a test result when a 30A current is discharged for 5 seconds after charging is completed. The test was conducted by using a lead storage battery 3 having a capacity of 5 Ah, supplying a charging current of 1.25 A to the battery for 3 hours, and charging the battery to 100%. Here, the reason why the graph G21 having a larger discharge amount changes at a higher voltage value than the graph G22 is due to a measurement error. In addition, the form of the discharge is not limited to the examples of the graphs G21 and G22, and various forms of the combination of the discharge time and the discharge current value can be adopted.
[0016]
As is clear from the graphs G21 and G22 in FIG. 3, it can be seen that the open-circuit voltage of the lead storage battery 3 is quickly stabilized to a value corresponding to the charged amount due to the discharge after the end of charging. On the other hand, as shown in the graph G23, when no discharge is performed, it takes a long time until the open-circuit voltage is stabilized.
[0017]
In the above-described specific example, the discharge is performed by discharging a constant value current for a predetermined discharge period T. However, the present invention is not limited to this. For example, various forms as shown in FIGS. Can be adopted. In the example shown in FIG. 4, a plurality of discharges are performed intermittently during a predetermined discharge period T. In the example shown in FIG. 5, the discharge current value is smoothly reduced within the discharge period T in which the discharge is performed, and in the example shown in FIG. 6, the discharge current value is smoothly increased within the discharge period T. Further, in the example shown in FIG. 7, the discharge current value decreases stepwise during the discharge period T in which the discharge is performed, and in the example shown in FIG. 8, the discharge current value increases stepwise during the discharge period T. Have been.
[0018]
After the stabilization processing by the discharge of the state stabilization unit 1a is performed in this way, the state management unit 1b performs the remaining battery detection processing and the like at a predetermined timing. The detection of the remaining battery level is performed when the engine is started after the engine is stopped. Specifically, for example, the operation is performed when an ignition switch is turned on. The detection of the remaining battery level is performed based on the detected open-circuit voltage of the lead storage battery 3 and the detected voltage.
[0019]
As described above, according to the present embodiment, by causing the lead storage battery 3 to discharge a predetermined amount after charging is completed, the open-circuit voltage of the lead storage battery 3 is set to a value corresponding to the stored amount even immediately after charging is completed. Thus, the remaining amount of the lead-acid battery 3 can be accurately detected immediately after charging based on the open-circuit voltage of the lead-acid battery 3.
[0020]
When a method of stabilizing the open-circuit voltage of the lead storage battery 3 by discharging a predetermined value of current to the lead storage battery 3 for a predetermined time after the end of charging is adopted, the lead storage battery 3 is loaded to a load having a predetermined resistance value for a predetermined time. Since the discharge can be performed only by connecting, the discharge process can be easily performed.
[0021]
Furthermore, it is possible to accurately detect, for example, the remaining battery level of the vehicle-mounted lead-acid battery 3 that is frequently charged and discharged in a short time at the timing immediately after the end of each charging period.
[0022]
In this embodiment, the case where the lead storage battery 3 is used as the storage battery has been described. However, instead of the lead storage battery 3, another type of storage battery, for example, a Ni-MH battery, a Ni-Cd battery, or a lithium ion battery is used. Is also good.
[0023]
Further, in the present embodiment, the case where the method of stabilizing the open-circuit voltage of the storage battery according to the present embodiment is applied to a vehicle-mounted storage battery has been described. It may be applied to the detection of the amount and the like. For example, a storage battery (eg, a storage battery for an uninterruptible power supply) that is continuously charged (float charging, floating charging) by a minute current can be stabilized by discharging if charging is temporarily stopped for a short time. By the conversion process, it is possible to accurately detect the state such as the remaining battery level. Therefore, the state management of the storage battery can be performed without substantially hindering the continuous charging of the storage battery.
[0024]
【The invention's effect】
According to the first to fourth aspects of the present invention, by causing the storage battery to discharge a predetermined amount after charging is completed, the open-circuit voltage of the storage battery is quickly set to a value corresponding to the stored amount even immediately after charging is completed. It is possible to stabilize, so that the battery remaining amount and the like of the storage battery can be accurately detected immediately after the end of charging based on the open voltage of the storage battery.
[0025]
According to the second aspect of the present invention, by discharging a predetermined value of current to the storage battery for a predetermined time after charging is completed, the open-circuit voltage of the storage battery can be easily stabilized early.
[0026]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to accurately detect the battery remaining amount of a vehicle-mounted storage battery that is frequently charged and discharged in a short time at a timing immediately after the end of each charging period. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle-mounted battery management device to which a method of stabilizing a storage battery open-circuit voltage according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a graph for explaining an effect of stabilizing an open circuit voltage by discharging a lead storage battery.
FIG. 3 is a diagram showing a specific mode of discharging performed by a lead storage battery.
FIG. 4 is a diagram showing another specific mode of discharging performed by the lead storage battery.
FIG. 5 is a diagram showing another specific mode of discharging performed by the lead storage battery.
FIG. 6 is a diagram showing another specific mode of discharging performed by the lead storage battery.
FIG. 7 is a diagram showing another specific mode of discharging performed by the lead storage battery.
FIG. 8 is a diagram showing another specific mode of discharging performed by the lead storage battery.
FIG. 9 is a diagram showing an ion concentration distribution near an electrode of a storage battery at the end of charging.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery management device 1a State stabilization part 1b State management part 3 Lead storage battery
